Равновесная температура поверхности затупления баллистической капсулы при возвращении на Землю с параболической скоростью


DOI: 10.34759/tpt-2021-13-11-482-487

Авторы

Зарубин В. С.*, Зимин В. Н.**, Леонов В. В.***, Зарубин В. С.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия

*e-mail: zarubin@bmstu.ru
**e-mail: zimin@bmstu.ru
***e-mail: lv-05@mail.ru

Аннотация

Рассмотрен спуск стабилизированной шаровой баллистической капсулы со сферическим затуплением, входящей в атмосферу Земли с околопараболической скоростью. Предварительной достоверной оценкой интенсивности теплового воздействия набегающего при спуске воздушного потока на отдельные участки поверхности затупления является равновесная температура каждого из этих участков, определяемая из равенства плотности подводимого к нему суммарного теплового потока и плотности теплового потока, отводимого благодаря собственному излучению. Рациональным выбором траектории спуска, в том числе содержащей несколько последовательных участков входа в плотные слои атмосферы Земли, удается уменьшить наибольшее значение равновесной температуры до уровня, сопоставимого с допустимой температурой материала теплозащитного покрытия затупления. Представлены результаты расчета изменения по времени спуска наибольшего значения равновесной температуры на поверхности затупления для шаровой стабилизированной баллистической капсулы.

Ключевые слова:

баллистическая капсула, равновесная температура, свободномолекулярный режим обтекания, режим обтекания сплошной средой, число Кнудсена, многократный вход в плотные слои атмосферы

Библиографический список

  1. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под общ. ред. В.С. Авдуевского, В.К. Кошкина. М.: Машиностроение, 1992. 528 с.
  2. Леонов В.В., Гришко Д.А., Айрапетян М.А., Швыркина О.С., Никитин Г.А. Тепловой анализ траекторий возвращении от Луны с несколькими входами в атмосферу для баллистической капсулы и аппаратов скользящего спуска // Космические исследования. 2021. Т. 59. № 3. С. 196‒208.
  3. Егоров В.А., Гусев Л.И. Динамика перелетов между Землей и Луной. М.: Наука, 1980. 544 с.
  4. Jumes E. Puvlosky and Leslie G. St. Leger Apollo experience report — thermal protection subsystem // NASA technical note, 1974. p. 20.
  5. Финченко В.С., Иванков А.В., Голомазов М.М., Шматов С.И. О применении надувных тормозных устройств в конструкции аппаратов, предназначенных для исследования Венеры // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2019. № 2. С. 19‒27.
  6. Sutton K., Graves R.A. A General Stagnation Point Convective Heating Equation for Arbitrary Gas Mixtures. NASA TR-R-376, 1971.
  7. Горский В.В., Пугач М.А. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по ламинарно-турбулентному теплообмену на поверхности полусферы, обтекаемой сверхзвуковым потоком воздуха // Теплофизика высоких температур. 2015. Т. 53. № 2. С. 231‒235.
  8. Конвективный теплообмен летательных аппаратов / Под науч. ред. Б.А. Землянского. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. 380 с.
  9. Никитин П.В. Тепловая защита. М.: Изд-во МАИ, 2006. 512 с.
  10. Johnson J.E., Starkey R.P., Lewis M.J. Aerothermodynamic Optimization of Reentry Heat Shield Shapes for a Crew Exploration Vehicle // Journal of Spacecraft and Rockets. 2007. V. 44. N 4. P. 849‒859.
  11. Аттетков А.В., Волков И.К. Оптимальная толщина анизотропной стенки, разделяющей две различные среды, при ее локальном нагреве // Тепловые процессы в технике. 2017. Т. 9. № 9. С. 417‒421.
  12. Зарубин В.С., Зарубин В.С. мл., Леонов В.В. Неравномерный нагрев поверхности анизотропного шарового слоя // Тепловые процессы в технике. 2019. Т. 11. № 3. С. 115‒123.
  13. Соседов В.П. Свойства конструкционных материалов на основе углерода: справочник. М.: Металлургия, 1975. 336 с.
  14. Ваганов А.В., Дмитриев В.Г., Задонский С.М., Киреев А.Ю., Скуратов А.С., Степанов Э.А. Оценки теплового режима малоразмерного крылатого возвращаемого аппарата на этапе его проектирования // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2006. Т. 4. С. 443‒463.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024