Дотянуться до Урана II

au> Streamflow:
au> У меня вопрос по вашей части. Какова приблизительно форма корпуса планера для совершенно диких М (20,30,++)? Интересует с точки зрения чистой аэродинамики.

Давно это было, да и на числа Маха M > 10 я не должен был выходить А что требуется от планера, и какие возможности охлаждения его поверхности?

Streamflow> А что требуется от планера, и какие возможности охлаждения его поверхности?

Да в общем-то ничего не требуется, просто лететь прямо и не сгореть. Это я прочитал некие планы по зондам к дальним гигантам по относительно быстрым траекториям. Там авторы пассуют перед торможением в атмосфере планет, скорость высокая, и речь идёт о неком тепловом щите "пулеобразной формы". Вот я и подумал, может вы представляете такие вещи.
http://www.spaceblogger.com/.../A_Polar_Orbiter_About_Titan_999.html

Streamflow>> А что требуется от планера, и какие возможности охлаждения его поверхности?
au> Да в общем-то ничего не требуется, просто лететь прямо и не сгореть. Это я прочитал некие планы по зондам к дальним гигантам по относительно быстрым траекториям. Там авторы пасуют перед торможением в атмосфере планет, скорость высокая, и речь идёт о неком тепловом щите "пулеобразной формы". Вот я и подумал, может вы представляете такие вещи.
au> http://www.spaceblogger.com/.../A_Polar_Orbiter_About_Titan_999.html

Профессионально входом в атмосферу с космическими скоростями я не занимался, однако газовую динамику и теория пограничного слоя и теплопередачи изучал. Кроме того, на полке лежит книга В. И. Баженова и М. И. Осина "Посадка космических аппаратов на планеты", Москва, Машиностроение, 1978, где, например, рассмотрен спуск в атмосфере Юпитера (со скорости 50 км/с).

Как известно, аппарат при торможении в атмосфере рассеивает кинетическую энергию, создавая систему скачков уплотнения. Газ, проходя через скачки, сжимается и нагревается. Небольшая часть тепла попадает на стенки аппарата. В силу аналогии Рейнольдса, которая утверждает, что коэффициент трения и коэффициент теплопередачи на стенке пропорциональны, при торможении аппарата с абляционной теплозащитой целесообразно иметь большое волновое сопротивление. Тогда аппарат тормозится быстро, сопротивление трения много меньше, чем волновое, и потоки тепла, хоть и велики по абсолютной величине, но, вследствие малого времени торможения, интегральное тепло, которое надо поглотить, не слишком велико. То есть целесообразно иметь лобовой тормозной экран, обеспечивающий максимальное волновое сопротивление. Обычно, как известно, используются сегменты шара достаточно большого радиуса. А в аэродинамической тени за экраном - конус с обрезанной вершиной. Хотя могут быть целесообразны и более сложные, например, несимметричные биконические формы, но тоже с большим волновым сопротивлением.

При "пулеобразной" форме волновое сопротивление, должно резко упасть, отношение к нему сопротивления трения должно значительно возрасти, и тепло, "накопленное" при фиксированном уменьшении скорости значительно увеличится. Хотя тепловые потоки, конечно, также упадут, но торможение будет очень долгим. И "пулеобразная" форма может быть рациональной только при условии каких-то дополнительных проектных требований, кроме требования минимизации массы абляционной теплозащиты. В общем, зачем им это нужно, из этой рекламной статьи непонятно.

Ну, так бы и делали нормальный тупой лобовой щит, а не "пулеобразный". Непонятно, зачем эти извращения.

Streamflow> При "пулеобразной" форме волновое сопротивление, должно резко упасть, отношение к нему сопротивления трения должно значительно возрасти, и тепло, "накопленное" при фиксированном уменьшении скорости значительно увеличится. Хотя тепловые потоки, конечно, также упадут, но торможение будет очень долгим. И "пулеобразная" форма может быть рациональной только при условии каких-то дополнительных проектных требований, кроме требования минимизации массы абляционной теплозащиты. В общем, зачем им это нужно, из этой рекламной статьи непонятно.

Streamflow> Ну, так бы и делали нормальный тупой лобовой щит, а не "пулеобразный". Непонятно, зачем эти извращения.


Зачем пулеобразная форма - как раз-таки понятно. Затупленные тела хороши до скоростей порядка 14 км/с, когда основной теплоподвод к поверхности КА - конвективный, а лучистая компонента мала. Но при более высоких скоростях, больших 2-й космической, 14 км/с и выше, когда лучистый теплоперенос начинает играть существенную роль, "фары" уже не годятся, "пули" - т.е. вообще заострённые формы, угол раскрытия зависит от скорости и атмосферы - лучше.
См. на тормозные экраны всех марсинаских зондов, на СА Галилео, СА Стардаста. Там просто относительно тупые конусы, не "пули", нло, вероятно, при еще больших скоростях "пуля" может быть выгоднее.

Fakir> Зачем пулеобразная форма - как раз-таки понятно. Затупленные тела хороши до скоростей порядка 14 км/с, когда основной теплоподвод к поверхности КА - конвективный, а лучистая компонента мала. Но при более высоких скоростях, больших 2-й космической, 14 км/с и выше, когда лучистый теплоперенос начинает играть существенную роль, "фары" уже не годятся, "пули" - т.е. вообще заострённые формы, угол раскрытия зависит от скорости и атмосферы - лучше.
Fakir> См. на тормозные экраны всех марсинаских зондов, на СА Галилео, СА Стардаста. Там просто относительно тупые конусы, не "пули", нло, вероятно, при еще больших скоростях "пуля" может быть выгоднее.

Так всё же при каких скоростях "пуля" может быть выгоднее – 14 или 46 км/с или сколько там у СА Галилео?

au> Я из-за этого вашего дайвинга системой Урана увлёкся. Среди систем гигантов она просто выдающаяся в плане потенциала практического использования.

Не вижу ничего выдающегося Все преимущества по сравнению с Юпитером компенсируются коллосальной дальностью

Ник

Очень плохо, сэр.
А дальность ничего не "компенсирует", она просто фактор, который нужно учитывать.

Dem_anywhere> В водороде несколько иные скорости звука, соответственно число М не слишком отличается...

Ну, если бы Fakir написал не v = 14 км/с, а M = 45, то я бы не стал возражать

С Новым годом!

Dem_anywhere>> В водороде несколько иные скорости звука, соответственно число М не слишком отличается...
Streamflow> Ну, если бы Fakir написал не v = 14 км/с, а M = 45, то я бы не стал возражать
Streamflow> С Новым годом!

Streamflow, у Вас традиция Новый год встречать на форумах?

В начале прошлого года была поднята тема уранианского дайвера (на НК), чем порадуете в этом?

au> Я из-за этого вашего дайвинга системой Урана увлёкся. Среди систем гигантов она просто выдающаяся в плане потенциала практического использования. Жаль что туда ничего не полетит, нет даже в дальних наполеоновских планах (только в систему Нептуна, и то врядли) у амов.

Я думаю, что через некоторое время вообще ничто никуда не полетит. Ну, и что? Будем летать мысленно

au> Хорошая была идея.

Почему была? Предполагаю её развивать дальше.

Streamflow> Я думаю, что через некоторое время вообще ничто никуда не полетит. Ну, и что?

Я тоже так думаю. Печально.

Streamflow> Почему была? Предполагаю её развивать дальше.

Вы же вроде закончили свой анализ дайвера в том объёме, который хотели сделать (энергия на выделение). Что дальше?

Данил> Streamflow, у Вас традиция Новый год встречать на форумах?
Данил> В начале прошлого года была поднята тема уранианского дайвера (на НК), чем порадуете в этом?

Да, выкарабкался из тьмы

А в Новый год появляется более-менее свободное время. Завершаю новую (последнюю) редакцию "Цены космоса". Далее, если будет время, ракетные и воздушно-реактивные двигатели (скрэмджет), а затем хочу вернуться к уранианскому дайверу - написать полноценную статью, а также перейти к его двухступенчатому варианту.

Streamflow>> Я думаю, что через некоторое время вообще ничто никуда не полетит. Ну, и что?
au> Я тоже так думаю. Печально.
Streamflow>> Почему была? Предполагаю её развивать дальше.
au> Вы же вроде закончили свой анализ дайвера в том объёме, который хотели сделать (энергия на выделение). Что дальше?

То была кавалерийская атака, нужны уточнения модели. Имеются также проблемы с формулировками второго закона термодинамики. Осознана одна принципиальная проблема одноступенчатого дайвера. И, все-таки, надо написать полноценную статью или пару-тройку, пока не знаю сколько.

Streamflow> Да, выкарабкался из тьмы
Streamflow> А в Новый год появляется более-менее свободное время. Завершаю новую (последнюю) редакцию "Цены космоса". Далее, если будет время, ракетные и воздушно-реактивные двигатели (скрэмджет), а затем хочу вернуться к уранианскому дайверу - написать полноценную статью, а также перейти к его двухступенчатому варианту.

Хм, интересно...

По поводу дайвера - одна ступень сепарирует гелий, вторая - возит его на орбиту? Или пока рано об этом?

Данил> Хм, интересно...
Данил> По поводу дайвера - одна ступень сепарирует гелий, вторая - возит его на орбиту? Или пока рано об этом?

Да, именно так. Есть проблемы со скрэмджетом с нагревом от внешнего источника.

Streamflow> Да, именно так. Есть проблемы со скрэмджетом с нагревом от внешнего источника.

Т.е. вторая ступень будет чисто ракетной? Или со вспомогательными ТРД для операций стыковки с первой?

Данил> Т.е. вторая ступень будет чисто ракетной? Или со вспомогательными ТРД для операций стыковки с первой?

Да, получается объект, ещё более близкий к прототипу - Старлайнеру. А на ракетной ступени никаких других двигателей, кроме ракетных, быть не должно, чтобы не ухудшать массовое совершенство ступени.