Спуск с орбиты и теплозащита КА

au> Если разрушится защитное покрытие, незащищённый углерод сгорит весь и быстро.

1) Это если разрушится. А почему оно должно разрушиться, при каких условиях это произойдёт? Почему на плитках шаттла вроде как не очень происходит?

2) Даже если разрушится - вопрос, КОГДА именно. Для одноразовой ТЗП разрушение его В ПРИНЦИПЕ допустимо, повторяю. Зависит от момента разрушения.

3) А насколько *быстро* сгорит углерод? (кстати, такой ли уж незащищённый? а связующее? а его аблирующая роль, создание "подушки"? он же не "голый" там) Ведь не мгновенно, правда?

Итого, допустим - спускаем, через какое-то время А у нас разрушается антиокислительное покрытие, потом незащищённый углерод начинает гореть, прогар щита (ну, пусть утончение наполовину) длится время Б... а может, к тому моменту мы уже затормозимся до 2 Махов, скинем ТЗП кому-то на голову, и спокойно порулим на посадку?

Ощущаешь? Здесь уже очень начинают количественные параметры играть роль.

au> Если бы это не было проблемой, не было бы и защитных плиток.

Нет "защитных плиток" (сугубо от окисления) - НА плитках есть защитное _покрытие_

Wyvern-2> Ссылку на келдышевские сопловые насадки из УУКМ я давал еще года три назад.

Ну а я про них от авторов еще лет шесть назад слышал - и шо с того?
Вопрос в параметрах композитов.

Wyvern-2> На воздухе углеродные композиты работают до 600⁰С.

Дык воздух за скачком на больших высоте и скорости - это чутка не тот воздух, и те 600⁰С - тоже не те По комплексу параметров - эффект могёт быть радикально другой, вай бы нот?

Wyvern-2> С тех пор с этим научились отлично бороться - покрытием из керамики, в основном карбидов тантала и вольфрама.

Если б ышшо это покрытие - не суть, какое именно - сделать не на готовый композит, а еще и на волокно, чтобы даже при разрушении поверхностной защиты и после выгорания связующего основа горела медленнее...

Wyvern-2> Ну, а то, что УУКМ набирают прочность при повышении Т, было известно даже пьяным ежикам прошлого века Правда пик прочности приходиться, согласно моему склерозу, примерно на 1500⁰С но при 2500 прочность еще выше, чем при комнатной. Причем и при охлаждении до кипящего гелия прочность УУКМ снижается менее чем на 10%

Ну, я вот не понимаю, почему прочность так варьируется, и где и каковы пределы

Wyvern-2> И при всем этом еще и коэффициент температурного расширения даже в диапазоне от кипения гелия до пары тыщ градусов там просто мизерный, тысячные доли %

...что приятно, хотя для цельного одноразового щита вовсе и не обязательно

au>> Если разрушится защитное покрытие, незащищённый углерод сгорит весь и быстро.
Fakir> 1) Это если разрушится. А почему оно должно разрушиться, при каких условиях это произойдёт? Почему на плитках шаттла вроде как не очень происходит?

Про шаттлы я не скажу. А при каких условиях — при условии что заведомо "теряемое" покрытие израсходовалось, и показался углерод. Дырка прогорела в покрытии — выгорает дырища в углероде. Примерно так.

Fakir> 2) Даже если разрушится - вопрос, КОГДА именно. Для одноразовой ТЗП разрушение его В ПРИНЦИПЕ допустимо, повторяю. Зависит от момента разрушения.

Естественно, допустимо. Только надо смотреть на конкретный случай. Если ты в Уран тормозишь, то там и голый углерод годится. Если на Земле, то покрытие должно прожить чуть дольше чем время спуска. Причём нужен запас, а то технологии нанесения таких покрытий (там по-моему углерод "сжигают" с кремнием, combustion в общем, так и борид титана делают in situ) не гарантирует идеально равномерной толщины.

Fakir> 3) А насколько *быстро* сгорит углерод? (кстати, такой ли уж незащищённый? а связующее? а его аблирующая роль, создание "подушки"? он же не "голый" там) Ведь не мгновенно, правда?

Ну, даже самый суровый углерод (стекло) в окислителях выше сколько-то сотен градусов окисляется. А плитки эти примерно на 1200~1500С, так что сгорит он с песней. Конкретные цифры не знаю, порой если интересно. Плюс таки учти что хоть сама плитка и не нагревается до температуры плазмы, но плазма её касается, и потому независимо от температуры плитки будет её жрать. А если у тебя углерод нагрет выше тыщи, да плазма с кислородом, то ёжику ясно что там получится. Я не думаю что плитка (как пример) протянет более нескольких секунд, а это мало. В общем, заказывай покрытие потолще и не ломай голову — массы это стоит немного совсем, только денег.

Fakir> через какое-то время А у нас разрушается антиокислительное покрытие, потом незащищённый углерод начинает гореть, прогар щита (ну, пусть утончение наполовину) длится время Б...

Я не думаю что там будет "утончение наполовину". Скорее дыра-пузырь выгорит — так получается при травлении, а у тебя ситуация практически та же, только травишь плазмой.

Fakir> Ощущаешь? Здесь уже очень начинают количественные параметры играть роль.

Конечно. Делай покрытие "на два спуска", и один пройдёт без проблем с прогаром. Делов-то, особенно если там SiC.

Wyvern-2>> С тех пор с этим научились отлично бороться - покрытием из керамики, в основном карбидов тантала и вольфрама.
Fakir> Если б ышшо это покрытие - не суть, какое именно - сделать не на готовый композит, а еще и на волокно, чтобы даже при разрушении поверхностной защиты и после выгорания связующего основа горела медленнее...

А так и делают, причем не так как ты думаешь и не так, как ты придумал Если защитить волокно перед намоткой и отжигом то у тебя не получиться углерод-углеродный композит Защита пленкой поверхности готового изделия уже после отжига - то же не бун, ибо пленку легко повредить.
Так вот защищают ГОТОВОЕ изделие, но ТАК, ЧТО БЫ пленка окислов легла на отдельные волокна и связи (они же то же углеродные) между ними Для этого поверхностный слой изделия делают заведомо пористым.

Оч. толковая и тонкая хрень

Ник

Fakir> Тем более на задне-боковой части, оно вообще никакое

тогда зачем у бурана крыша и верх крыла теплоизолированы? ты думаеш, плазма обеткающая КА не светит?

Fakir> Так что чего там за жидкость и зачем инжектируется - нифига непонятно.

ну тогда идать небыло лёгкихъ пористых теплозащит(те которые нонче "белые"), держащих пару тыщь...

Fakir> А левая полусфера канеш морда, кто ж еще...

тогда сходится

MIKLE> тогда зачем у бурана крыша и верх крыла теплоизолированы? ты думаеш, плазма обеткающая КА не светит?

Затем, что там она хоть и не светит, но "просто" горячая.

И я не думаю, я знаю
При орбитальных скоростях теплопередача излучением - единицы процентов от конвективной, "светит" горячий воздух соотв. температуры и толщины слоя слабо.

Вот когда скорости выше 12 км/с и дальше - там уже излучение начинает играть роль (кстати, в топике несколько раз об этом говорилось).
Но это не наш случай.

MIKLE> ну тогда идать небыло лёгкихъ пористых теплозащит(те которые нонче "белые"), держащих пару тыщь...

Сбоку в крайнем случае та же самая "простая" абляционноя защита, что и на морде, только слой тоньше. А где-то и она не нужна.

А белые не держат пару тыщ и близко, учи матчасть, ммматериаловед, блин - мне тебя твоей специальности учить приходится, куда это годится?!

Fakir> При орбитальных скоростях теплопередача излучением - единицы процентов от конвективной, "светит" горячий воздух соотв. температуры и толщины слоя слабо.

теплопередача-да, слабая(относительно). но температуры высокие. ремя спуска-велико. дальше продолжать?


Fakir> Сбоку в крайнем случае та же самая "простая" абляционноя защита, что и на морде, только слой тоньше. А где-то и она не нужна.

я про верх. белая защита на бкране-именно от излучения обтекающей плазмы. потоки малы, но Т-невшизенная.

Fakir> А белые не держат пару тыщ и близко, учи матчасть, ммматериаловед, блин - мне тебя твоей специальности учить приходится, куда это годится?!

держат... ну млж 1800 или сколько там.. врать небуду, не варил...

MIKLE> теплопередача-да, слабая(относительно). но температуры высокие. ремя спуска-велико. дальше продолжать?

Продолжай, интересно, что ты еще выдумаешь

MIKLE> я про верх. белая защита на бкране-именно от излучения обтекающей плазмы. потоки малы, но Т-невшизенная.

Да кто тебе такую ерунду сказал?!

MIKLE> держат... ну млж 1800 или сколько там.. врать небуду, не варил...

Будешь-будешь

Иди ботай матчасть: Типы теплозащиты


Карта МАКСИМАЛЬНЫХ температур:

D.Vinitski> http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/.../19670024134_1967024134.pdf

Ага, спасибо.
Значит, "просто" радиоэксперимент, а не "прикладуха" для тепла

Я вот не разобрался, но у ув.Ратмана нашел вот такое:

Численное моделирование входа в атмосферу аппарата с аэродинамическим качеством

Ник

Wyvern-2> Я вот не разобрался, но у ув.Ратмана нашел вот такое:
Wyvern-2> Yahoo! GeoCities: Get a web site with easy-to-use site building tools.
Wyvern-2> Численное моделирование входа в атмосферу аппарата с аэродинамическим качеством

НЯП, это наипростейшая (даже, не в обиду будь сказано, примитивная) модель, только для собственно торможения, совершенно без учёта тепловых эффектов.
Он же битым словом пишет, что даже изменение коэффициентов от скорости не учитывает.
То есть моделька такая, годится для демонстрации в самых общих чертах основных особенностей спуска (с а. качеством или без него) на уроке или лекции, "качественная" (не в том смысле, что антоним слова "некачественная", а антоним слова "количественная" ).

Mathieus> Характерная картинка в общую копилку характерных картинок.

Практически боянище В любой буржуйской Вики-статье о спуске

Несколько чуть менее избитых фоток шариков из Ван Дайка (выбирал с максимальными махами):

Шар, движущийся при М=5,7
Интерферограмма в полосах конечной ширины чрезвычайно четко выявляет отошедшую головную волну, однако не дает возможности судить о деталях пограничного слоя и следаШар, движущийся при М = 4,01
Теневая фотография шара диаметром 1 /2 дюйма в свободном полете в атмосферном воздухе демонстрирует отрыв пограничного слоя непосредственно за экватором, сопровождаемый слабой ударной волной, а также формирование N-образной волны, слышимое вдали в форме двойного гулкого удара. Вертикальная линия - нить координатника.Шар, движущийся при М=7,6

Нечего было ей, дуре старой, верить
Конечно, сзади у кораблика сравнительно толстый и сравнительно горячий след, чего-то он светит, но всё равно немного. И хоть белый цвет тут может дать небольшой бонус, но делается-то он совсем не поэтому

Кстати, а почему нижние-то плитки, где горячей всего - наоборот чёрные?

Fakir> Нечего было ей, дуре старой, верить

не тебе судить

Fakir> Конечно, сзади у кораблика сравнительно толстый и сравнительно горячий след, чего-то он светит, но всё равно немного. И хоть белый цвет тут может дать небольшой бонус, но делается-то он совсем не поэтому

не сзаду а сверху. и Т там в нуль приближении равна Т троможния. тмакс выше чем т торм. при малых тепловых потоах проще сделать лёгую теплозащиту держащюю 2000с чем переваривать тепловой поток.

Fakir> Кстати, а почему нижние-то плитки, где горячей всего - наоборот чёрные?

материал другой. и механизм тоже.

MIKLE> не сзаду а сверху.

Это и есть сзаду, с точки зрения направления набегающего потока

MIKLE> и Т там в нуль приближении равна Т троможния.

Где - там? А главное - с какого бы вдруг?

MIKLE> тмакс выше чем т торм.

Т макс ЧЕГО?

MIKLE> при малых тепловых потоах проще сделать лёгую теплозащиту держащюю 2000с чем переваривать тепловой поток.

Да не держит она, блин, 2000!!!
Даже нижняя. Что там о верхней говорить.

Fakir>> Кстати, а почему нижние-то плитки, где горячей всего - наоборот чёрные?
MIKLE> материал другой. и механизм тоже.

Ну и ответ
Чёрный-то почему, еще раз спрашиваю? Намекну, переформулировав: зачем они чёрные?

Fakir> Чёрный-то почему, еще раз спрашиваю? Намекну, переформулировав: зачем они чёрные?

И сколько стоило сделать чОрным SR-71?

Ник

MIKLE>> не сзаду а сверху.
Fakir> Это и есть сзаду, с точки зрения направления набегающего потока

моноп...о

MIKLE>> и Т там в нуль приближении равна Т троможния.
Fakir> Где - там? А главное - с какого бы вдруг?

там-на поверхности верхней проекции.
т плазмы то никуда не делась... те расчётные температуры на морде-это с учётом абляции и прочего...

MIKLE>> тмакс выше чем т торм.
Fakir> Т макс ЧЕГО?

т макс верхней поверхнеости. хвост излучения сильно выше полутора тысяч.
проще занулить поток и держать 2000 в относительно тепличных условиях. в отличие от морды скажжем, где поток/давление газа вариантов не оставляют. всё равно "съест"....

MIKLE>> при малых тепловых потоах проще сделать лёгую теплозащиту держащюю 2000с чем переваривать тепловой поток.
Fakir> Да не держит она, блин, 2000!!!

MIKLE> MIKLE>> и Т там в нуль приближении равна Т троможния.
Fakir>> Где - там? А главное - с какого бы вдруг?
MIKLE> там-на поверхности верхней проекции.

Да ерунда это полная, третий раз говорю.

MIKLE> т плазмы то никуда не делась...

Еще как девается... сзади сильно меньше температура, очень сильно меньше.
Даже именно температура газа, не говоря о потоках.

MIKLE> те расчётные температуры на морде-это с учётом абляции и прочего...

Миша, ты чего там куришь?!
Какая, в пень, абляция на шаттле или буране?!!
Выдыхай!!!

MIKLE> MIKLE>> тмакс выше чем т торм.
Fakir>> Т макс ЧЕГО?
MIKLE> т макс верхней поверхнеости. хвост излучения сильно выше полутора тысяч.

1) Кто такой "хвост излучения"?
2) Даже сзади среда всё еще оптически тонкая.
3) Даже спереди излучение при "орбитальных" скоростях даёт в нагрев пренебрежимо малый вклад.

Fakir>> Да не держит она, блин, 2000!!!
MIKLE>

И чё тут смешного, ипрст?

Я в третий раз предлагаю тебе задуматься: зачем плитка снизу *чёрная,* а сверху наоборот - белая?

MIKLE>> т плазмы то никуда не делась...
Fakir> Еще как девается... сзади сильно меньше температура, очень сильно меньше.
Fakir> Даже именно температура газа, не говоря о потоках.

наоборот... поток-в разы меньше. температура-равна или больше даже. т.к. вся плазма уже заторможена.

Fakir> Какая, в пень, абляция на шаттле или буране?!!
Fakir> Выдыхай!!!

шо, вобще массопереуноса нет????

Fakir> 1) Кто такой "хвост излучения"?

распределение т по больцману или как его там.

Fakir> 2) Даже сзади среда всё еще оптически тонкая.

да. поэтому фонит со свистом.

Fakir> 3) Даже спереди излучение при "орбитальных" скоростях даёт в нагрев пренебрежимо малый вклад.

потомучто работает теплоперенос веществом.

сонце горячее однако даже на экваторе нужно час на ожог. в кипятке-секунды. здесь-обратная ситуация.

Fakir> Я в третий раз предлагаю тебе задуматься: зачем плитка снизу *чёрная,* а сверху наоборот - белая?

сугубо дело техники. я даже не педставляю что там снизу....

MIKLE> наоборот... поток-в разы меньше. температура-равна или больше даже. т.к. вся плазма уже заторможена.

(хватается за голову)

Как, в пень, температура вообще может быть выше температуры торможения?! Ты ваще думаешь, что говоришь?!

(т.е. она в принципе может... но это уже по сравнению с тем, что мы сейчас пытаемся обсуждать - очень тонкие тонкости)


Fakir>> Какая, в пень, абляция на шаттле или буране?!!
Fakir>> Выдыхай!!!
MIKLE> шо, вобще массопереуноса нет????

Доброе утро, Миша


Fakir>> 1) Кто такой "хвост излучения"?
MIKLE> распределение т по больцману или как его там.

Майн готт...

Fakir>> 2) Даже сзади среда всё еще оптически тонкая.
MIKLE> да. поэтому фонит со свистом.

Ты ваще думаешь чё говоришь-то?
Марш спать, а то совсем зарапорторвался

Fakir>> 3) Даже спереди излучение при "орбитальных" скоростях даёт в нагрев пренебрежимо малый вклад.
MIKLE> потомучто работает теплоперенос веществом.

Угу. И на его фоне перенос излучением ваще плёвый, единицы процентов. И это там, где среда наиболее горяча.
Сзади - перенос конвекцией НАМНОГО меньше, перенос излучением - еще слабее...

Fakir>> Я в третий раз предлагаю тебе задуматься: зачем плитка снизу *чёрная,* а сверху наоборот - белая?
MIKLE> сугубо дело техники. я даже не педставляю что там снизу....

Сколько можно намекать? Чёрной она снизу сделана специально. Можно бы и белой сделать - на тот же самый материал. Но не сделали. А сделали чёрным. А сверху - белым, тоже специально.

И если снизу цвет выбирали специально для спуска, то сверху - вовсе не для него

Fakir> Как, в пень, температура вообще может быть выше температуры торможения?! Ты ваще думаешь, что говоришь?!

выше чем температура морды если строго говоря, так как там [может] присуствует теплоотвод и унос вещества.

Fakir> (т.е. она в принципе может... но это уже по сравнению с тем, что мы сейчас пытаемся обсуждать - очень тонкие тонкости)

тонкости-они разные бывают.

простой пример. у плазмы один спектр, у плиток другой.
при малой теплопроводности плиток Тповерхности может быть больше чем Т плазмы(статистическая) как два пальца. но это мелочи.

MIKLE>> шо, вобще массопереуноса нет????
Fakir> Доброе утро, Миша

доброе. эррозии нет как явления? то есть на 20-10М входим в атмосверу и ничо не улетает за еденицы минут... не верю.

Fakir> Майн готт...

что?

Fakir> Ты ваще думаешь чё говоришь-то?

попробуй понять о чём я.

Fakir> Марш спать, а то совсем зарапорторвался
Fakir> Fakir>> 3) Даже спереди излучение при "орбитальных" скоростях даёт в нагрев пренебрежимо малый вклад.
MIKLE>> потомучто работает теплоперенос веществом.
Fakir> Угу. И на его фоне перенос излучением ваще плёвый, единицы процентов. И это там, где среда наиболее горяча.

потому что есть теплоперенос веществом. на свеху-сзади-его нет.

Fakir> Сзади - перенос конвекцией НАМНОГО меньше, перенос излучением - еще слабее...

перено излучением-никуда не делся. и его вклад превалирует.

Fakir> Сколько можно намекать? Чёрной она снизу сделана специально. Можно бы и белой сделать - на тот же самый материал. Но не сделали. А сделали чёрным. А сверху - белым, тоже специально.


тогда надо было краской красить, если дело в цвете. дело то в материалах и механизме теплозащиты.

Fakir> И если снизу цвет выбирали специально для спуска, то сверху - вовсе не для него