Глупый вопрос про посадку челноков

Я вот чего не понимаю. Почему нельзя сделать такой челонок чтобы он при возращении входил в плотные слои без значительного нагрева ? Кто мешает осуществлять посадку в несколько касаний плотных слоёв ? Подъёмная сила по-идее возникает достаточная чтобы погасив часть скорости оттолкнуться от плотных слоёв атмосферы - что-то вроде камня прыгающего по воде. Кажется лет 15 назад это была очень модная тема, а потом всё заглохло. Интересно, что именно не получилось

А не хватает подъёмной силы. Аэродинамическое качество - как у кирпича, брошенного под углом к горизонту...

Наверное, получится, если будет постоянный тормозной импульс, чтобы скорость снижения относительно поверхности земли была невысока. Правда, прикидываю, сколько для этого топлива будет надо!

Да почти столько же, сколько и на взлет.

Да почти столько же, сколько и на взлет.

 

Не, не думаю! Всяк меньше - сила тяжести ведь помогает, а не мешает, как при взлете. Хотя разница будет в проценты, ПМСМ.

Вот тут я как раз не понимаю.
Скорости там сумашедшие. Энергия на нагрев и на создание ударной волны при входе в атмосферу выделяется могучая. так почему эту энергию нельзя использвать для создания подъёмной силы ? Пусть не плазму греет и воздух сотрясает, а работу против силы тяжести совершает.

На самом деле вопрос в том, какой нагрев считать значительным
При возврате выделяется 32МДж/кг, как ни крути...

Но можно же изменяемую геометрию крыла делать - дополнительный выпускаемые щитки, поднимающиеся концы крыльев или ещё что-нибудь.
А то как-то не серььёно - обклеивать челнок керамикой и садиться в окружении плазмы

А никак нельзя. Единственный способ - УВЕЛИЧИТЬ скорость входа и формировать течение ИОНИЗИРОВАННОЙ плазмы магнитным полем. А при простом входе просто не будет никакого обтекания - только ударная волна. А ее особо не поформируешь

Да можно, не вопрос... Но нагрев будет при этом ровно тот же что при обычном входе. Наоборот, постоянный нагрев при постепенном входе лучше, ибо на установившемся режиме система себя лучше чувствует, чем на переходном - там, прочность нужна меньше, теплостойкость и со он...

А если перед аппаратом надуть эээ, ну что-то типа шарика из базальтового волокна, соответственно аэродинамически оформленного разумеется. Тогда за счет увеличения площади торможение в верхних слоях будет больше, а потом шарик можно плавно сдувать...

По-моему, просто вопрос не все понимают.

Энергия одного килограмма, летящего со скоростью - например - 11,2 км/с равна 1* 11200 *11200 / 2 = 62720000 Дж = 62,72 МДж. Тут, как говорил Ньютон, ничего не попишешь .

Мы собираемся эту энергию погасить об атмосферу - то есть, в конечном итоге рассеять в виде тепла. Тепло будет воспринимать внешняя оболочка корабля, и это тепло будет до какой-то степени - может, целиком, быстро и просто, а может, никак - излучаться в окружающее пространство.

Время передачи этой энергии оболочке корабля определяет мощность нагрева оболочки. Понятно, что общая энергия фиксирована - ей взяться неоткуда, только из кинетической энергии, и деться тоже некуда, только в тепло. Время нагрева определяет "скорость" нагрева - то есть, мощность; с точки зрения оболочки, время полёта в тормозящем воздухе определяет мощность того "нагревателя", который эту оболочку греет. Понятно, что оболочке проще иметь дело с маломощным нагревателем, чем с высокомощным - если, конечно, есть надежда рассеять какое-то тепло в окружающее пространство.

В результате, стоит вопрос - как замедлить торможение? Чем медленнее корабль будет тормозиться, тем медленнее он будет нагреваться. Если корабль будет тормозиться "рывками" - входя в атмосферу и выходя из неё - то за время, проведённое вне атмосферы, он может хотя бы частично остыть.

Кроме распределения фиксированной энергии по возможно большему времени есть ещё вопрос распределения энергии по возможно большей площади - кораблю выгодно, чтобы каждому отдельному участку его поверхности досталось возможно меньшее тепло. Поэтому выгодно повышать прощадь корабля, к которой прикладывается "тормозное" тепло.

Почему так не делают? Сложно это сделать . Однако проекты надувного воздушного тормоза используют именно эту идею - распределить кинетическую энергию по возможно большей площади - и большему времени, если в какой-то момент корабль начинает успевать отдавать тепло в виде излучения с той же скоростью, с какой корабль получает тепло от торможения. Тогда температура корабля перестаёт расти.

Так-то оно так, но!
Как известно - излучение пропорционально четвёртой степени температуры, а теплопроводность - первой. Т.е. чем выше будет температура внешнего слоя - тем больше мы излучим наружу.
Именно поэтому метеориты спокойно достигают поверхности земли.
Но здесь всё ограничивается допустимой перегрузкой...
Так что чем быстрее корабль будет тормозиться - тем меньше он будет нагреваться...

Кроме того - есть ещё вариант - снизить теплообмен "тормоза" с кораблём - например, выпустить сетчатый "тормозной парашут" - пусть он греется как хочет, кораблю от него ничего не передасться

32-64 МДж\кг не выдержит ни один материал - единственный реальный способ это потратить всю энергию на нагрев атмосферы за время меньшее чем время прогрева термоизоляции - т.е. прыжки для охлаждения ничего не дадут т.к. теплоизоляция не аккомулирует тепло а изолирует от него корабль ....

Если корабль очень быстро проходит атмосферу, то он подходит к поверхности Земли с большой скоростью, и гасит эту скорость уже о поверхность. Энергию всё равно надо будет куда-то деть; только при торможении о твёрдую поверхность возникают проблемы помимо нагрева.

Теплозащита всё же теплоёмкостью обладает, хотя и небольшой - обычно; то, сколько именно тепла излучается между погружениями в атмосферу при схеме спуска "блинчик", зависит от свойств ТЗП.

Теплопроводность не влияет на теплопоток. При более быстром спуске температура поверхности возрастёт, и излучение вовне тоже возрастёт - но потому, что возрос исходный тепловой поток, который успевает прогревать ТЗП до этой более высокой температуры; то есть, динамическое равновесие устанавливается при более высокой температуре. Пришли к тому, от чего бежали: мы как раз пытаемся снизить температурные требования к ТЗП. То есть, сам по себе более быстрый спуск не помогает.

Вот если, скажем, использовать аблирующие покрытия - где энергозапас покрытия превышает исходную кинетическую энергию - то, теоретически, неважно, с какой скоростью спускаться - вся энергия всё равно уйдёт только в абляцию ТЗП. Но мы же хотим многоразовое ТЗП иметь... А многоразовое - либо нужно его теплоёмкость повышать (до невозможных величин), чтобы ТЗП нагревалось, переводя во внутреннее тепло всю тепловую энергию - при этом недостаточно нагреваясь (по температуре) - но таких теплоёмких материалов нет; либо нужно, чтобы ТЗП нагревалось до такой высокой температуры, чтобы излучение вовне было уже большим - но так, чтобы при этой температуре теплового равновесия ТЗП ещё сохраняло конструкционные свойства. Это требование тоже сложно удовлетворить.

А вот вариант с менее мощным нагревом позволяет иметь равновесную температуруТЗП меньше - скорость излучения меньше, но меньше и мощность теплового потока, так что требования к ТЗП снижаются. За счёт растягивания спуска во времени.

"На стыке 1950-1960 гг., в пору "младенчества" космонавтики, американские ВВС разрабатывали крылатый космический корабль - планер DynaSoar, который в качестве базовой имел т.н. "горячую конструкцию" (Hot Structure). Жаропрочная обшивка из экзотических сплавов на основе никеля, молибдена и рения с противоокисным покрытием из дисилицида молибдена; в самых горячих местах (носовой колпак и передние кромки) - керамика и графит.
Но главным было то, отчего, собственно, DynaSoar взял свое название - это был не просто спуск с аэродинамическим торможением, а "динамическое планирование" (Dynamic Soaring): на короткое время он проникал в атмосферу, тормозился и нагревался, после чего, используя аэродинамическую подъемную силу, выскакивал в космос и остывал, излучая тепло в вакууме. Это позволяло "растягивать" дальность полета при постепенном рассеивании скорости и кинетической энергии, а следовательно, и тепла, которое возникало при спуске в атмосфере."

Пoчему при пoсaдке не испoльзуют aэрoдинaмические иглы? Стaвим 1 иглу с зoнтикoм нa нoсу и 2 нa крoмкaх крылa и упрaвляем ими. Шaтл будет в тени удaрнoй вoлны и егo нaгрев сильнo уменьшится. Иглы делaем oднoрaзoвые с aбляциoнным пoкрытием.
Oxлaждение зoнтикa нa игле лучше, чем и шaтлa, пoтoму чтo oн тoнкий и излучaет с oбеиx стoрoн.