Продраться через атмосферу.

 
1 14 15 16 17 18 34
RU Андрей Суворов #30.01.2011 15:35  @Xan#30.01.2011 12:20
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А.С.>> Посчитай полную работу сил аэродинамического сопротивления, подели на теплоёмкость топлива, получишь возможную температуру нагрева.
Xan> Получается 1.6 мегаджоуля.

Не так уж и много. Ведь это за, скажем, 300-400 секунд. Следующий этап - график подводимой этими силами мощности (в хорошем приближении он совпадает с графиком скоростного напора, ро*v2/2). Средняя мощность тепловыделения около 4 киловатт. Пиковая побольше будет, раза в два, я думаю. Да, обтекатель надо делать с абляционной защитой, по типу авангардовского.

Xan> С одной стороны, это много, несколько процентов от энергии топлива (и две сотни градусов нагрева, соответственно).

Видно, что процесс сильно нестационарный и на асимптоту выйти не успевает. Равновесная т-ра для SR-71 и остальных трёхмаховых самолётов достигала 460 градусов в районе носа. Даже считая ракету теплоизолированной, и рост температуры монотонным, можно понять, что, во время максимума мощности теплоподвода температура не может превысить ста градусов, потому что максимум мощности теплоподвода приходится где-то на М=1,25. А дальше мощность теплоподвода будет только падать.

Xan> С другой стороны, почти вся эта энергия передаётся воздуху.
Xan> А сколько садится на поверхность - непонятно.

Это, к сожалению, очень сильно зависит от формы, именно поэтому композитные обтекатели сильно затуплены, а дюралевые обычно биконические, но, всё равно, хотя бы с небольшим затуплением в центре.

А.С.>> Считать надо более-менее аккуратно, чтоб не завышать оценку.
Xan> Эх-хе-хе! :(
Xan> Попробовать фловорк, что-ли.

а он умеет рассчитывать нестационарные задачи?
 8.08.0

umbriel

опытный

Xan> Попробовать фловорк, что-ли.

Это имхо дохлый номер, там во-первых нужно разбираться во всех этих моделях турбулентности и нужны коэффициенты теплопередачи через конкретный материал, во-вторых жутко медленно.
Надо уже на практике проверять все.

Лямбда-4S довольно шустро стартовала, 1-я ступень 29сек (1км/сек на высоте 15км), и насколько мне известно имела теплозащиту только на ГО.

 
+
-
edit
 

Xan

координатор

umbriel> Это имхо дохлый номер, там во-первых нужно разбираться во всех этих моделях турбулентности и нужны коэффициенты теплопередачи через конкретный материал, во-вторых жутко медленно.

Оно ещё и глючить умеет - у меня однажды позади летящей железки начала температуру растить и на миллионе градусов упала. :)
Насчёт медленно - нет. Натурный эксперимент гораздо медленнее.

umbriel> Лямбда-4S довольно шустро стартовала

У больших ракет вполне может хватать тепловой инерции, у маленькой всё в десятки раз быстрее греется.
 7.07.0
KZ Xan #30.01.2011 17:48  @Андрей Суворов#30.01.2011 15:35
+
-
edit
 

Xan

координатор

Xan>> Получается 1.6 мегаджоуля.
А.С.> Не так уж и много. Ведь это за, скажем, 300-400 секунд.

Первые 20 секунд скорость ограничена "оптимальностью", следующие 40 секунд можно было бы "по газам", но нагрев случится.

А.С.> Да, обтекатель надо делать с абляционной защитой, по типу авангардовского.

Мокрую тряпку намотать?
Что нынче модно?

Xan>> Попробовать фловорк, что-ли.
А.С.> а он умеет рассчитывать нестационарные задачи?

Ну мне бы только поток тепла увидеть, а дальше я уже на арифмометре могу.


Ну и как альтернатива - ехать медленно.
Хотя гравитационные потери и вырастут, но врядли существенно.
Собственно, вот они при маленькой скорости:
высота, КПД
10 0.856
15 0.819
20 0.797
25 0.781
30 0.768
40 0.743
50 0.721
60 0.702

Где-то с высоты 20 км можно разгоняться, но экономия будет не более 0.797 / 0.702 = 1.135. Эти 13% вполне могут уйти на дополнительлый вес обтекателя с его прибамбасами.
 7.07.0

alex_zeed

втянувшийся

Xan> Где-то с высоты 20 км можно разгоняться, но экономия будет не более 0.797 / 0.702 = 1.135. Эти 13% вполне могут уйти на дополнительлый вес обтекателя с его прибамбасами.

Ну после пары успешных испытаний с земли, пусть на меньших скоростях и высотах, можно подумать об аэростатном пуске, как раз с 20-25 км.
 3.6.133.6.13

Xan

координатор

alex_zeed> можно подумать об аэростатном пуске, как раз с 20-25 км.

Я уже несколько раз писал, что аэростат, даже на 40 км, съэкономит не более 30% стартового веса. А геморроя - куча.
Абсолютно не имеет смысла.
 7.07.0

umbriel

опытный

umbriel>> Это имхо дохлый номер, там во-первых нужно разбираться во всех этих моделях турбулентности и нужны коэффициенты теплопередачи через конкретный материал, во-вторых жутко медленно.
Xan> Оно ещё и глючить умеет - у меня однажды позади летящей железки начала температуру растить и на миллионе градусов упала. :)
Это скорее всего и не глюк, а просто алгоритм перестал сходиться. Такое считается нормальным, за сходимостью нужно следить %)

Xan> Натурный эксперимент гораздо медленнее.
Можно в рамках испытания, например, разделения ступеней, засунуть и тепловые датчики.
Это быстрее чем возня с фловоркс, добывание данных по теплопроводности и абляции своего самодельного ТЗП и тд.
Коэффициенты торможения тоже брать из продутых данных. Например, RASAero это делать умеет нормально.

umbriel>> Лямбда-4S довольно шустро стартовала
Xan> У больших ракет вполне может хватать тепловой инерции, у маленькой всё в десятки раз быстрее греется.
Лямбда маленькая ракета сама, в 73 раза меньше Протона :)

А.С.>> Да, обтекатель надо делать с абляционной защитой, по типу авангардовского.
Xan> Мокрую тряпку намотать?
Xan> Что нынче модно?
У скаута ТЗП было из пробки.
 
RU Андрей Суворов #31.01.2011 13:05  @Xan#30.01.2011 17:48
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Xan>>> Получается 1.6 мегаджоуля.
А.С.>> Не так уж и много. Ведь это за, скажем, 300-400 секунд.
Xan> Первые 20 секунд скорость ограничена "оптимальностью", следующие 40 секунд можно было бы "по газам", но нагрев случится.
Пока температура торможения меньше 120 градусов (а это 2 маха!), нагрев малоопасен, т.к. даже если считать, что вся работа силы аэродинамического торможения передаётся ракете, нагрев очень мало влияет на работу, и это при том, что 70% этой энергии высаживаются на головном обтекателе, а остальное греется меньше (теплопередачей вдоль ракеты точно можно пренебречь).
А вот дальше уже надо смотреть "остаток" работы, а, я надеюсь, он сравнительно невелик. Так что до 150-200 головной обтекатель нагреться успеет, а остальные части ракеты - максимум 140, просто из теплоёмкостей.
 8.08.0

Yalex

втянувшийся
Для обечайки формула разогрева:

Т=t*{1+[(k-1)/2]*M2}
Где
t - статистическая температура воздуха, к
М - кол-во махов
к - показатель адиабаты

При гиперзвуке: М=5 Т=300 и к=1,4 температура обечайки 1800 К. А на лобовом обтекателе будет уже ионизация продуктов набегающего потока т.е. плазма.

Для защиты корпусов ракет на активном участке используют низкоэнтальпийные сублимирующиеся полимерные ТЗМ. А это прежде всего материалы на основе:
1) Хлорсульфированного полиэтилена. Наполнители обычно древесная мука/микросферы/дробленая пробка. Наполнители снижающие плотность и теплопроводность и увеличивающие процент твердого остатка. Выход низкомолекулярных продуктов в данном случае организует само связующее.
2) Термореактивных смол. Наполнители обычно тканые, капрон, х/б ткань и т.д. В общем материалы с высоким выходом низкомолекулярных продуктов для создания защитной "газовой подушки".
3) Олигомерных жидких каучуков. Наполнители аналогичные пункту 2)
4) И конечно особая группа это термопластичные органотекстолиты. Наполнителем выступают термостойкие органические ткани. Первый опыт был с чистым тефлоном( его изначально синтезировали специально для теплозащиты), в последствии его заменили на ткань из волокон Ф-42. Такие материалы могут работать при высоких тепловых потоках вплоть до 4200 МВТ на кв метр.

Для любительского использования конечно же больше всего подходит пункт 2. И наполнители достать легко и связующие стандартные( ЭД-20, ЭД-22 отвержденные ПЭПА). Наносят кисточкой/распылением.
 3.6.133.6.13
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Yalex> Для обечайки формула разогрева:
Yalex> Т=t*{1+[(k-1)/2]*M2}
Yalex> Где
Yalex> t - статистическая температура воздуха, к
Yalex> М - кол-во махов
Yalex> к - показатель адиабаты

Извини, не подскажешь откуда ты ее взял? источник так сказать?
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.6.133.6.13

Yalex

втянувшийся
Из научной статьи про жидко-воздушный обтекатель. В списке литературы к статье имеется книга "Прикладная газовая динамика" Г.Н. Абрамович; Москва. наука 1991.
Думаю эта формула оттуда. Она приведена там вместе с формулой сопротивления на сверхзвуке.
 3.6.133.6.13
RU Андрей Суворов #31.01.2011 18:07  @Yalex#31.01.2011 17:54
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Yalex> Из научной статьи про жидко-воздушный обтекатель. В списке литературы к статье имеется книга "Прикладная газовая динамика" Г.Н. Абрамович; Москва. наука 1991.
Yalex> Думаю эта формула оттуда. Она приведена там вместе с формулой сопротивления на сверхзвуке.

Но ведь это а) для стационарного случая б) без учёта плотности набегающего потока.
Помимо температуры, нам важна мощность теплового потока. А она, вообще говоря, очень сильно зависит от ро, то есть плотности.
 8.08.0

Yalex

втянувшийся
Формула лишь при прикидки температуры. Она конечно же не отражает динамику процесса. Если хотите динамику вам нужно к математикам( желательно сразу к докторам наук) ибо в подобных процессах мат. модели вещь невероятно сложная и малоприменимая. В каждой модели будет куча эмпирических коэффициентов, характеризующих например гладкость поверхности и её способность переотражать радиационную составляющую( это способность сильно меняется в процессе температурного износа) и т.д. Я могу вас уверить что в формуле будет как минимум 5-7 эмпирических коэффициентов, а может и больше.
Ведь температура с учетом жертвенного уноса ТЗМ будет зависеть от множества составляющих:
Радиационного потока, конвективного потока, газофазного горения, твердофазного горения, переизлучения( отражении/дифракции ИК излучения), физических процессов, химических реакций и конечно выхода и вдува в пограничный слой паров/продуктов износа ТЗМ. И в каждом из перечисленных компонентов будет свой коэффициент для конкретного материала(а они всегда композитные и изменяя состав вы меняете коэффициент) получить реальное значения которого можно лишь на натурном эксперименте.
Стало быть нету смысла заниматься построением мат. модели, если вы не математик конечно и не занимаетесь написанием докторской. Гораздо эффективней и интересней экспериментировать.
 3.6.133.6.13

umbriel

опытный

Yalex> Для обечайки формула разогрева:
Yalex> Т=t*{1+[(k-1)/2]*M2}
Yalex> Где
Yalex> t - статистическая температура воздуха, к
Yalex> М - кол-во махов
Yalex> к - показатель адиабаты
Что-то подозрительная формула. Почему все множится на температуру воздуха. Если лететь 10 км/сек в абсолютном нуле не разогреешься?

Yalex> 3) Олигомерных жидких каучуков.
Олигомерный это, в принципе, и есть жидкий, масло масляное. Как на основе жидкого каучука может быть тзп? :eek:

Yalex> Первый опыт был с чистым тефлоном( его изначально синтезировали специально для теплозащиты),
Разве тефлон не случайно получился?

По-моему, статья - фуфел, написанный для увеличения количества публикаций.
 
Это сообщение редактировалось 31.01.2011 в 18:54

Xan

координатор

Yalex> Т=t*{1+[(k-1)/2]*M2}

Замечательно работает более простая формула:

dT = v2 / 2 / C

T = t + dT

где С — теплоёмкость воздуха.

В общем, если смотреть на Чорного Птица, получается, что фонарь греется на 94% (от dT), а фюзеляж на 68%.

При скорости 700 м/с температура получится 177 и 115.
Похоже, на такую, примерно, скорость и придётся ориентироваться.


umbriel> Что-то подозрительная формула. Почему все множится на температуру воздуха. Если лететь 10 км/сек в абсолютном нуле не разогреешься?

Там температура в махах прячется.
 7.07.0

umbriel

опытный

Yalex>> Т=t*{1+[(k-1)/2]*M2}
Xan> Замечательно работает более простая формула:
Xan> dT = v2 / 2 / C
Xan> T = t + dT
Xan> где С — теплоёмкость воздуха.
C ж переменная? Имхо проще считать что при торможении вся скорость переходит в среднюю скорость теплового движения молекул.

Xan> В общем, если смотреть на Чорного Птица, получается, что фонарь греется на 94% (от dT), а фюзеляж на 68%.
Почему именно так? Еще учти что птюч летит в атмосфере часами, а ракета - минуту.

umbriel>> Что-то подозрительная формула. Почему все множится на температуру воздуха. Если лететь 10 км/сек в абсолютном нуле не разогреешься?
Xan> Там температура в махах прячется.
Да, точно, сокращается, извиняюсь.
 
+
-
edit
 

Xan

координатор

umbriel> C ж переменная?

Да какая ж она переменная при пластмассовых температурах?

umbriel> Имхо проще считать что при торможении вся скорость переходит в среднюю скорость теплового движения молекул.

Молекулы разные, 1-, 2-, 3-атомные. Да ещё и колебательные степени у них могут случиться.
Проще справочник открыть = 1016 кДж/кг/град :)

Xan>> В общем, если смотреть на Чорного Птица, получается, что фонарь греется на 94% (от dT), а фюзеляж на 68%.
umbriel> Почему именно так?

Это из какой-то инфы по нему. Цифры взял, на теоретическую температуру поделил.

umbriel> Еще учти что птюч летит в атмосфере часами, а ракета - минуту.

Ракета примерно в тридцать раз меньше "взрослых", стало быть и время для неё идёт в тридцать раз быстрее, минута превращается в полчаса и процесс оказывается почти стационарным.
В свете этого всякие абляции не очень годны.
 7.07.0

Yalex

втянувшийся
umbriel

>По-моему, статья - фуфел, написанный для увеличения количества публикаций.

Очень может быть. Но автор защитил докторскую на этих ЖВО( жидкостно-воздушный обтекатель).

>Олигомерный это, в принципе, и есть жидкий, масло масляное. Как на основе жидкого каучука может быть тзп? :eek:

Олигомер — Википедия
Читайте и не пишите глупостей. Это просто форма поставки полимера и больше ничего. При определенных условиях они сшиваются образуя трехмерную сетку. Самый простой пример фенолоформальдигадная смола ЛБС. ЛБС- лак бакелитовый спиртовой. Это "куски" сшитых мономеров в растворителе. При удалении растворителя и наложении температуры с давлением олигомеры сшиваются.
К слову именно из такой смолы делают теплозащиту, сопла например.


>Разве тефлон не случайно получился?

Случайно в 1938 получился некий полимер с неизвестной молекулярной массой, неясным составом и непонятными свойствами. Целенаправленно его синтезировали именно для теплозащиты т.к. у него крайне высокий кислородный индекс и он способен работать даже при окислительных продуктах набегающего потока, в отличии от фенольных смол например. Вы забываете что марок этого материала огромное множество, и каждая марка синтезировалась под конкретную задачу.

Уважаемый вы могли бы сменить риторику? А то статьи вы заочно к фуфелу относите не читая их, вы видимо телепат. Химию полимеров пытаетесь преподать, не зная школьных основ.
 3.6.133.6.13

+
-
edit
 

Xan

координатор

umbriel> Xan, а тебя не привлекает вот такое:

Похоже, эту смесь можно делать просто смешав сухие хлорид гидроксиламина с аммиачной селитрой и смочив смесь метанолом. Хлористый аммоний выпадет в осадок.
 7.07.0

umbriel

опытный

umbriel>> Xan, а тебя не привлекает вот такое:
Xan> Похоже, эту смесь можно делать просто смешав сухие хлорид гидроксиламина с аммиачной селитрой и смочив смесь метанолом. Хлористый аммоний выпадет в осадок.

Я уж и забыл что тебя там привлекать должно :)
Можно попробовать. В вектоне есть хлорид и сульфат, что лучше?
 
+
-
edit
 

Xan

координатор

umbriel> Я уж и забыл что тебя там привлекать должно :)

Да я чёт-та про это вспомнил:

umbriel> Я может на следующей неделе сделаю с пол литра, посморим как горит

Ну - вот! :)

umbriel> Можно попробовать. В вектоне есть хлорид и сульфат, что лучше?

Про сульфат аммония написано "нерастворим в этаноле".
Про хлорид - "в этаноле 0.6 г/100мл при 19 град, малорастворим в метаноле".
Хлорид кубический и чуть меньше по объёму, в нём меньше продукта застрянет.
Так что непонятно. :)

Неизвестно только, насколько эти аммонии растворимы в получаемом продукте.
Возможен полный облом с "теорией"!!! :D

Ну я тогда не знаю, как его получать.
 7.07.0

Serge77

модератор

Xan> Похоже, эту смесь можно делать просто смешав сухие хлорид гидроксиламина с аммиачной селитрой и смочив смесь метанолом. Хлористый аммоний выпадет в осадок.

Так реакция пройдёт не полностью. Или её придётся проводить в шаровой мельнице.
Исходные должны быть изначально в растворе.

Xan

координатор

Serge77> Так реакция пройдёт не полностью. Или её придётся проводить в шаровой мельнице.

Почему?
Исходные растворимы в спирте. Хлорид аммония тоже немного растворим, так что он не будет давать плотного осадка микрочастиц вокруг кристаллов исходного.
И количество жидкости будет непрерывно расти.
Можно сначала добавить часть одного из реагентов, который лучше растворяется.
Ну, не знаю. Надо пробовать.

Правда ещё не понятно, надо ли пробовать! :D
 7.07.0
1 14 15 16 17 18 34

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru