O colecție de concepții greșite: o navă spațială care reintră în atmosferă se încălzește din cauza frecării cu aerul. Încălzirea aerodinamică a structurii rachetei Aerodinamica temperaturii de recuperare

Încălzire aerodinamică

încălzirea corpurilor care se deplasează cu viteză mare în aer sau alt gaz. A. n. - rezultatul faptului că moleculele de aer incidente pe corp sunt decelerate în apropierea corpului.

Dacă zborul se face cu viteza supersonică a culturilor, frânarea are loc în primul rând în unda de șoc (vezi unda de șoc) , care apar în fața corpului. Decelerația suplimentară a moleculelor de aer are loc direct chiar la suprafața corpului, în strat limită (Vezi stratul limită). La decelerarea moleculelor de aer, lor energie termală crește, adică temperatura gazului de lângă suprafața corpului în mișcare crește; temperatura maximă la care gazul poate fi încălzit în vecinătatea corpului în mișcare este apropiată de așa-numita. temperatura de franare:

T 0 = T n + v 2 /2c p ,

Unde T n - temperatura aerului de intrare, v- viteza de zbor a corpului cp este capacitatea termică specifică a gazului la presiune constantă. Deci, de exemplu, atunci când zbori cu o aeronavă supersonică cu viteza de trei ori mai mare decât viteza sunetului (aproximativ 1 km/sec) temperatura de stagnare este de aproximativ 400°C, iar când nava spațială intră în atmosfera Pământului cu prima viteză cosmică (8.1 km/s) temperatura de stagnare atinge 8000 °C. Dacă în primul caz, în timpul unui zbor suficient de lung, temperatura pielii aeronavei atinge valori apropiate de temperatura de stagnare, atunci în al doilea caz, suprafața navei spațiale va începe inevitabil să se prăbușească din cauza incapacității materiale pentru a rezista la temperaturi atât de ridicate.

Căldura este transferată din regiunile unui gaz cu o temperatură ridicată către un corp în mișcare și are loc încălzirea aerodinamică. Există două forme A. n. - convective și radiații. Încălzirea convectivă este o consecință a transferului de căldură de la partea exterioară, „fierbintă” a stratului limită la suprafața corpului. Cantitativ, fluxul de căldură convectiv este determinat din raport

q k = a(T e -T w),

Unde T e - temperatura de echilibru (temperatura limită la care suprafața corpului ar putea fi încălzită dacă nu ar exista eliminarea energiei), T w - temperatura reală a suprafeței, A- coeficientul de transfer de căldură convectiv, în funcție de viteza și altitudinea zborului, de forma și dimensiunea corpului, precum și de alți factori. Temperatura de echilibru este apropiată de temperatura de stagnare. Tipul de dependență de coeficient A din parametrii enumerați este determinat de regimul de curgere în stratul limită (laminar sau turbulent). În cazul curgerii turbulente, încălzirea convectivă devine mai intensă. Acest lucru se datorează faptului că, pe lângă conductivitatea termică moleculară, fluctuațiile vitezei turbulente în stratul limită încep să joace un rol semnificativ în transferul de energie.

Pe măsură ce viteza de zbor crește, temperatura aerului din spatele undei de șoc și din stratul limită crește, rezultând disociere și ionizare. molecule. Atomii, ionii și electronii rezultați difuzează într-o regiune mai rece - la suprafața corpului. Există o reacție de spate (recombinare) , mergând cu degajarea de căldură. Aceasta aduce o contribuție suplimentară la convectiva A. n.

La atingerea vitezei de zbor de aproximativ 5000 Domnișoară temperatura din spatele undei de șoc atinge valori la care gazul începe să radieze. Datorită transferului radiativ de energie din zonele cu temperatură ridicată la suprafața corpului, are loc încălzirea radiativă. În acest caz, radiația din regiunile vizibile și ultraviolete ale spectrului joacă cel mai mare rol. Când zboară în atmosfera Pământului la viteze sub prima viteză spațială (8.1 km/s) încălzirea radiativă este mică în comparație cu încălzirea convectivă. La a doua viteză spațială (11.2 km/s) valorile lor devin apropiate și la viteze de zbor de 13-15 km/s si mai mare, corespunzator intoarcerii pe Pamant dupa zborurile catre alte planete, contributia principala o are incalzirea radiativa.

Un rol deosebit de important al lui A. n. joacă atunci când navele spațiale revin în atmosfera Pământului (de exemplu, Vostok, Voskhod, Soyuz). Pentru a combate A. n. navele spațiale sunt echipate cu sisteme speciale de protecție termică (vezi Protecția termică).

Lit.: Fundamentele transferului de căldură în aviație și tehnologia rachetelor, M., 1960; Dorrens W. Kh., Fluxuri hipersonice de gaz vâscos, trad. din engleză, M., 1966; Zeldovich Ya. B., Raiser Yu. P., Fizica undelor de șoc și a fenomenelor hidrodinamice la temperatură înaltă, ed. a 2-a, M., 1966.

N. A. Anfimov.

Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedia Sovietică . 1969-1978 .

Vedeți ce este „Încălzirea aerodinamică” în alte dicționare:

Încălzirea corpurilor care se deplasează cu viteză mare în aer sau alt gaz. A. n. rezultatul faptului că moleculele de aer incidente pe corp sunt decelerate în apropierea corpului. Dacă zborul se face cu supersonic. viteza, frânarea are loc în primul rând în șoc ...... Enciclopedia fizică

Încălzirea unui corp care se deplasează cu viteză mare în aer (gaz). Încălzirea aerodinamică vizibilă este observată atunci când un corp se mișcă cu viteză supersonică (de exemplu, când focoasele rachetelor balistice intercontinentale se mișcă) EdwART... ... Dicționar marin

încălzire aerodinamică- Încălzirea suprafeței unui corp aerodinamic cu gaz, deplasându-se într-un mediu gazos cu viteză mare în prezența convecțiilor, și la viteze hipersonice și schimb de căldură radiativ cu mediul gazos din stratul limită sau de șoc. [GOST 26883… … Manualul Traducătorului Tehnic

O creștere a temperaturii unui corp care se mișcă cu viteză mare în aer sau alt gaz. Încălzirea aerodinamică este rezultatul decelerării moleculelor de gaz de lângă suprafața corpului. Deci, atunci când o navă spațială intră în atmosfera Pământului cu o viteză de 7,9 km/s ... ... Dicţionar enciclopedic

încălzire aerodinamică- aerodinaminis įšilimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūnų, judančių dujose (ore) dideliu greičiu, paviršiaus įšilimas. atitikmenys: engl. încălzire aerodinamică vok. aerodynamische Aufheizung, f rus. încălzire aerodinamică, m pranc.… … Aiškinamasis šiluminės și branduolinės technikos terminų žodynas- o creștere a temperaturii unui corp care se deplasează cu viteză mare în aer sau alt gaz. A. i. rezultatul decelerarii moleculelor de gaz din apropierea suprafetei corpului. Deci, la intrarea cosmicului. aparat în atmosfera Pământului cu o viteză de 7,9 km / s, viteza aerului la suprafață pa ... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

Încălzirea aerodinamică a structurii rachetei- Încălzirea suprafeței rachetei în timpul mișcării acesteia în straturi dense ale atmosferei la viteză mare. Un. - rezultatul faptului că moleculele de aer incidente pe o rachetă sunt decelerate în apropierea corpului acesteia. În acest caz, are loc transferul de energie cinetică ...... Enciclopedia forțelor strategice de rachete

Concorde Concorde la aeroport... Wikipedia

Utilizare: în instalații de încălzire aerodinamică, în principal în uscătoare cu cameră. Esența invenției constă în faptul că rotoarele pot fi amplasate în mod arbitrar în secțiuni, echipate cu ecrane de ghidare sub formă de semicerc sau linie întreruptă și montate pe un disc rotativ cu capacitatea de a se roti în jurul axei cu 180 o. , există găuri cu obloane în pereți despărțitori, iar corpul de reglare este instalat la ieșirea din încălzitor. 4 h. p. f-ly, 10 ill.

Invenția se referă la domeniul ingineriei termice, și anume la încălzitoarele de aer, în special la dispozitive de încălzire și suflare a aerului, și poate fi utilizată în instalații de încălzire aerodinamică rotativă, de exemplu, în uscătoare cu cameră pentru lemn. Cel mai apropiat în esență tehnică de dispozitivul revendicat este descris în cartea lui V.V. Sergeev „Camere aerodinamice de uscare a lemnului”. M. 1981 căldură aerodinamică, care conține o cameră cu o ieșire dreptunghiulară în perete și o supapă de control în ea, împărțită printr-un compartiment despărțitor în două secțiuni, fiecare găzduind rotorul generatorului de căldură aerodinamică. Dispozitivul prototip deservește camera de uscare. Dezavantajul soluției cunoscute este denivelarea semnificativă a debitelor de la ieșire. Datorită interacțiunii neorganizate a jeturilor care ies din palele rotorului și reflectate de pereții camerei, raportul de viteză în dispozitivul cunoscut este de 1:0,6:0,3 (sus, mijloc, jos). Prin urmare, există o mare răspândire a vitezelor în fluxul de aer care spăla materialul prelucrat și în calea de circulație. O astfel de aerodinamică are un efect negativ asupra calității tratamentului termic, în special la uscătoare, și duce la un conținut final neuniform de umiditate în stiva în înălțime. Scopul invenției este de a îmbunătăți performanța tehnică și economică a instalației, și anume, calitatea și eficiența produsului prin îmbunătățirea uniformității aprovizionării și extinderea capacității de a controla funcționarea comună a rotoarelor. Acest obiectiv este atins prin faptul că în încălzitorul aerodinamic rotoarele din secțiunile camerei de încălzire sunt plasate în mod arbitrar, iar pe o parte a rotoarelor există ecrane de ghidare adiacente pereților frontali și de capăt ai camerei, iar găurile sunt realizat in peretele despartitor intre rotoare, dotat cu obloane cu balamale; ecranele de ghidare sunt realizate sub forma unui semicerc în jurul rotorului în planul său, cu o rază de curbură R egală cu 0,6 până la 1,0 din diametrul rotorului D și cu o excentricitate B față de axa acestuia, în valoare de 0,1 0,3 a rotorului. diametru. A doua variantă constructivă a formei ecranului este sub forma unei linii întrerupte, ale cărei segmente sunt situate tangențial la un semicerc în jurul rotorului cu o rază de curbură R de la 0,6 la 1,0 D, a cărei axă este situată cu un excentricitatea B față de axa rotorului de la 0,1 la 0,3 D din diametrul rotorului. Rotoarele se pot roti în ambele sensuri. Peretele despărțitor dintre secțiunile camerei se alătură tangențial cu ecranul de ghidare al unuia dintre rotoare (încălzitor ireversibil). Într-o altă variantă, fiecare ecran de ghidare este montat pe un disc care poate fi rotit cu 180° în planul rotorului (încălzitor reversibil). Soluția tehnică propusă este prezentată schematic în desene, care arată: în Fig. 1, 2, 6, 7 versiuni constructive ale aparatului, în două proiecții frontale și în plan; în fig. 3, 4, 5 diagrame ale unităților de încălzire; în fig. 8, 9, 10 exemple de realizare ale dispozitivului în plante industriale pe exemplele unui cuptor de tratament termic, o cameră de uscare și, respectiv, o unitate de încălzire și ventilație. În toate variantele de proiectare a dispozitivului, rotoarele 1 sunt instalate în camera de încălzire între pereții 2 de sus și 3 de jos; camera este împărțită în două secțiuni printr-un despărțitor 4 cu orificii 5 și obloane 6 (Fig. 1, 2, 4, 6, 7). Pe de o parte, rotoarele sunt închise cu ecrane de ghidare 7, acestea (ecranele) acoperă întreaga cavitate a camerei, învecinate cu fundul 3 și pereții săi laterali ai capătului (spate în desene) 8 și față (față) 9. (Fig. 1-3, 6, 7). Pereții 2, 3, 8, 9 formează un canal de evacuare cu o deschidere 10 (Fig. 1, 2, 6, 7); în peretele frontal 9 există o intrare 11. Canalul 10 este blocat de un clapete de control 12, de exemplu, unul rotativ, care acționează ca un regulator al puterii de căldură a încălzitorului prin reglarea alimentării rotorului. Acționarea rotorului 1 poate fi reversibilă; rotația rotoarelor în ambele direcții oferă o reglare în două etape a consumului de energie și, prin urmare, a producției de căldură, de la N nom nominal pentru rotație înainte la 0,7 N nom pentru invers. Locația rotoarelor poate fi arbitrară (Fig. 1, 2). în fig. 6, 7 prezintă un exemplu de altul, intermediar între dispunerea extremă a rotoarelor. Cu acest design, dispozitivul este ușor de integrat în diferite circuite, ansambluri, aspectul și conexiunea cu calea de circulație sunt simplificate. Ecranele de ghidare 7 conform propunerii pot fi realizate în două versiuni: sub forma unui semicerc în planul rotorului (Fig. 3a) sau sub forma unui poligon circumscris față de cerc (Fig. 3b) cu o raza de curbură R egală cu de la 0,6 la 1,0 D și excentricitatea B în raport cu axa rotorului în intervalul 0,1 0,3 D, unde D este diametrul exterior al rotorului. Ecranele cu pereții alăturați ai camerei formează, parcă, o carcasă a rotorului ca un dispozitiv ventilator, cu o deschidere pentru alimentarea (ieșirea) fluxului. Aceste rapoarte oferă precizie de fabricație și control al dimensiunii ecranului; aceste rapoarte sunt alese ca fiind cele mai raționale conform datelor și recomandărilor experimentale și calculate: valorile razei de curbură R și excentricitatea asigură, în combinație, compactitatea ansamblului (limitarea valorii superioare a lui R) pe de o parte și un profil de ecran destul de neted (limitarea lui R de jos) pe de altă parte, și astfel o rezistență aerodinamică scăzută a ansamblului și pierderi de energie de curgere. În obiectul revendicat, în cadrul unei soluții tehnice generale, sunt prevăzute două variante tehnologice ale dispozitivului: nereversibile (Fig. 1, 2) și încălzitoare reversibile (Fig. 6, 7). Într-un dispozitiv ireversibil, peretele despărțitor 4 este instalat pe o parte a planului care trece prin axele de rotație ale rotoarelor, tangențial la ecranul unuia dintre rotoare și servește ca o continuare a ecranului. Fluxul se deplasează într-o direcție (în Fig. 1, 2 de la dreapta la stânga). Direcția curgerii este indicată de săgeți. Inversarea curgerii, practicată uneori în camerele de uscare, îmbunătățește aerodinamica, asigură un flux uniform de aer al materialului și îmbunătățește calitatea tratamentului termic (uniformitatea uscării, reducerea scăderilor de temperatură în material). În încălzitorul reversibil (Fig. 6, 7) ecranele 7 sunt montate pe un disc rotativ (platform) 13, care poate fi rotit cu 180 o (Fig. 5). Arborele acestui disc se extinde spre exterior către dispozitivul de antrenare (pârghie) prin peretele camerei, de exemplu, în aceeași gaură ca și arborele rotorului (nefigurat). în fig. 6 pozitia initiala a ecranelor; în fig. 7 după rotirea ecranelor cu 180 o . Direcția de mișcare a aerului este inversată. În încălzitorul reversibil, partiția 4 este situată pe ambele părți ale planului care trece prin axele rotoarelor. în fig. 4 prezintă construcția unei deflectoare 4 cu un dispozitiv de antrenare a amortizorului gravitațional, opțional, sub forma unei greutăți 14 care presează amortizorul 6, care închide orificiul 5. Designul deflectorului în combinație cu ecranul 7 face posibilă pentru a obține o distribuție uniformă a fluxului de-a lungul înălțimii. După cum au arătat testele prototipului, raportul vitezelor în înălțime la ieșire este de 0,95:1:0,95. Amortizorul de comandă sau regulatorul de putere 12 poate fi secționat sau solid, așa cum se arată în desene, de dragul simplității. Clapeta este instalată în canalul 10 la ieșirea fluxului din camera de încălzire și are o acționare manuală, mecanică, la distanță, automată (nefigurată) scoasă în exterior. Funcționarea clapetei îmbunătățește distribuția debitului pe toată secțiunea de ieșire datorită clapetei, ajustând puterea la deschiderea clapetei până la 90 o de la 0,35 N nom la 1,0 N nom (din cauza scurgerilor). Pentru a controla debitul în condiții inverse, încălzitorul este echipat cu două clapete de control 12 și două supape 15 instalate la un unghi de 90 o unul față de celălalt (Fig. 6, 7). Pereții inferiori și superiori ai camerei sunt echipați cu proeminențe tehnologice 16 pentru a egaliza debitul, de-a lungul înălțimii camerei este instalat un ecran longitudinal 17. Proiectarea funcționează după cum urmează. Cu o cerere redusă de energie, un rotor este în funcțiune, de exemplu, cel din stânga din Fig. 1. Debitul de la rotor este direcționat de sita 7 și distribuit de partiția 4 uniform peste secțiunea de evacuare. Clapetele de flux de aer 6 sunt apăsate pe pereți despărțitori și închid găurile 5. Regulatorul 12 modifică zona de curgere a canalului de evacuare 10, reglând astfel debitul și puterea rotorului asociată. Când sarcina crește, al doilea rotor este pornit, de exemplu, cel superior, Fig. 2. Debitul de aer de la acest rotor clapetele 6 din compartimentul despărțitor 4 se deschid, fluxurile de la ambele rotoare se contopesc și formează un flux comun cu o distribuție relativ uniformă a vitezelor în orificiul de evacuare 10. Puterea termică necesară este setată de regulatorul 12. Încălzitorul reversibil funcționează cu un rotor în mod similar cu cel ireversibil conform schemei din fig. 1: în fig. 6 în exploatare rotorul inferior, în fig. 7 este superior, doar în acest caz toate obloanele 6 sunt închise. în fig. 6, 7 arată opțiuni pentru ambele rotoare, dar cu directii diferite curgere. Conform diagramei din fig. 6 aerul este aspirat din dreapta între peretele frontal 9 şi ecranul longitudinal 17 în orificiile de admisie 11; fluxul părăsește rotoarele sub presiune, este format și direcționat sub influența ecranelor 7 și a proeminențelor 16, se întoarce spre stânga și prin canalul de evacuare 10 și regulatorul 12 iese din încălzitor; direcția curgerii de la dreapta la stânga. Debitul este inversat prin rotirea site-urilor de ghidare 7 cu 180 o folosind discuri rotative 13 (Fig. 5, 7). LA pozitia de pornire(Fig.6) orificiile 5 din partea superioară a compartimentului 4 sunt deschise, iar în partea inferioară sunt închise. După întoarcerea ecranelor cu 180 o (Fig. 7), găurile jumătății superioare a compartimentului despărțitor sunt închise, iar jumătatea inferioară este deschisă. Direcția curgerii este inversă. Pentru reglarea treptată a puterii încălzitorului, sensul de rotație al rotorului este schimbat, unul sau ambele rotoare sunt puse în funcțiune. Ca urmare, au trepte de putere de la nominal: 1:0.7:0.5:0.35: ambele rotoare de rotație directă și inversă și, respectiv, un rotor în aceleași moduri. Reglarea lină este asigurată de un regulator de putere 12 de la rotorul nominal de la 1 la 0,35 N. Într-un încălzitor reversibil, două regulatoare de putere 12 sunt utilizate alternativ: unul dintre ele este închis, celălalt reglează debitul de ieșire (Fig. 6, 7). Cele două supape 15 din conducta de alimentare sunt, de asemenea, alternativ în pozițiile „deschis-închis” simultan cu regulatorul 12. Aceste supape 15 schimbă direcția fluxului de aer către orificiile de admisie 11, trecând prin canalul de aspirație dintre peretele 9 și ecranul 17. FIG. 8-10 ilustrează utilizarea încălzitorului în instalații industriale. Deci, într-un cuptor cu un încălzitor ireversibil pentru tratarea termică (termică) a materialului cu aer într-o instalație de tip PAP (Fig. 8), rotoarele sunt instalate în corpul cuptorului 18 sub acoperiș, iar antrenările lor sunt motoare electrice. 19 pe acoperiș. Materialul prelucrat 20 este plasat pe căruciorul 21 și rulat în cuptor, închizând corpul cu o ușă 22. Pentru intrarea aerului proaspăt și evacuat, există conducte de alimentare și evacuare 23. Încălzitorul propus asigură încălzirea și circulația aerului în volumul de lucru în circuit închis, tratarea termică a materialului cu uniformitate ridicată și reglarea încărcăturii termice pe o gamă largă de 0,35 - 1,0 N nom. Instalare (cuptor termic, camera de uscare etc.) prezentate în FIG. 9 este echipat cu un încălzitor reversibil. Debitul este inversat prin rotirea ecranelor de ghidare 7 cu 180 o , rearanjarea regulatoarelor de putere și supapelor. în fig. 10 prezintă utilizarea dispozitivului ca unitate de încălzire și ventilație. Aerul este aspirat prin canalul 24 cu supapa 15 și suflat prin canalul de evacuare 10 și regulatorul 12 în camera 25. La ieșirea unității este prevăzut un amortizor 26, cu care debitul este recirculat în carcasa unității pentru a se intensifica. incalzire si creste puterea termica. Astfel, trăsăturile distinctive descriu obiectul invenției, care îndeplinește cerințele de noutate semnificativă și dă un efect nou în comparație cu soluțiile cunoscute și anume: control în mai multe etape și fără probleme pe o gamă largă, uniformitate mai mare a debitelor la ieșirea și în circuit, uniformitatea tratamentului termic, cea mai buna calitate produse, oportunități mari și condiții mai bune pentru reglarea sarcinii motoarelor electrice și astfel eficiența muncii lor prin creșterea valorilor de eficiență și cos atunci când unul sau două rotoare sunt pornite. 24

Revendicare

1. Un încălzitor aerodinamic, în principal pentru o instalație de uscare, care conține o cameră de încălzire cu pereți frontali și frontali paraleli, un canal de evacuare și un corp de accelerație de reglare, ecrane de ghidare și împărțit printr-un compartiment despărțitor în două secțiuni, fiecare găzduind o aerodinamică rotor generator de căldură montat pentru rotație în două direcții, caracterizat prin aceea că ecranele de ghidare sunt realizate dintr-o formă curbilinie, așezate cu un cadru parțial al fiecărui rotor și instalate în cameră pe toată lățimea sa de la peretele din față până la capăt, și găuri sunt realizate in compartimentare, prevazute suplimentar cu obloane cu balamale. 2. Încălzitor conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că ecranele de ghidare au o secţiune transversală de semicercuri cu o rază de curbură egală cu de la 0,6 la 1 din diametrul rotorului, ale căror axe sunt plasate cu o excentricitate faţă de axa rotorului, care este 0,1-0,3 din diametrul rotorului. 3. Încălzitor conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că ecranele de ghidare sunt realizate sub forma unei linii întrerupte, ale cărei segmente sunt situate tangenţial la semicercul din jurul rotorului cu o rază de curbură de la 0,6 la 1,0, axa. din care este situată cu o excentricitate față de axa rotoarelor de la 0,1 la 0,3 diametrul rotorului. 4. Încălzitor conform revendicărilor 1-3, caracterizat prin aceea că peretele despărțitor dintre secțiunile camerei este instalat pe o parte a planului care trece prin axele de rotație ale rotoarelor și se învecinează tangențial cu ecranul de ghidare al unuia. a rotoarelor. 5. Încălzitor conform revendicărilor 1 până la 4, caracterizat prin aceea că ecranele de ghidare sunt montate fiecare pe un disc care este rotativ în planul rotorului şi poate fi rotit cu 180°.

Alte gaze. Încălzirea aerodinamică este indisolubil legată de rezistența aerodinamică pe care corpurile o experimentează atunci când se mișcă în atmosferă; energia cheltuită pentru a o depăși este parțial transferată corpului sub formă de încălzire aerodinamică. Când un corp se mișcă, fluxul de gaz care se apropie este încetinit în apropierea suprafeței sale. Dacă un corp se mișcă cu viteză supersonică, atunci decelerația are loc mai întâi într-o undă de șoc care are loc în fața corpului, apoi direct la suprafața acestuia, unde decelerația este cauzată de forțele vâscoase care fac ca moleculele de gaz să se „lipească” de suprafață, formând așa-numitul strat limită. Când fluxul încetinește, energia sa cinetică scade și, în consecință, energia internă a gazului și temperatura acestuia cresc. Deci, atunci când o aeronavă zboară cu o viteză de trei ori mai mare decât viteza sunetului (aproximativ 1 km/s), temperatura aerului la suprafața sa este de aproximativ 400 K, la intrarea în atmosfera Pământului cu prima viteză cosmică (aproximativ 8 km/s). s) atinge 8000 K, iar cu a 2-a viteză cosmică (11,2 km/s) - aproximativ 11.000 K. Din regiunile de gaz cu o temperatură crescută, căldura este transferată către un corp în mișcare, are loc încălzirea aerodinamică. Există două forme de încălzire aerodinamică - convectivă și radiativă.

Încălzirea convectivă este o consecință a transferului de căldură prin conducție termică de la partea exterioară, „fierbintă” a stratului limită la suprafața corpului; depinde de viteza si altitudinea zborului, de forma si marimea corpului, de natura fluxului (laminar sau turbulent) in stratul limita. În cazul curgerii turbulente, încălzirea convectivă devine mai intensă. Odată cu o creștere suplimentară a vitezei de zbor, temperatura aerului din spatele undei de șoc și din stratul limită crește, rezultând disociarea și ionizarea moleculelor de gaz. Atomii, ionii și electronii formați în acest caz difuzează în regiunea mai rece a fluxului - la suprafața corpului, unde are loc reacția inversă (recombinare), care are loc cu eliberarea de căldură. Aceasta aduce o contribuție suplimentară la încălzirea aerodinamică convectivă.

Încălzirea prin radiații are loc datorită transferului de energie radiantă din zonele de gaz cu o temperatură ridicată la suprafața corpului. Cel mai mare rol îl joacă radiațiile în regiunile vizibile și UV ale spectrului. La o viteză de zbor de aproximativ 5 km/s, temperatura gazului din spatele undei de șoc atinge valori la care gazul începe să radieze. Când zboară în atmosfera Pământului la viteze sub prima încălzire radiativă cosmică este mică în comparație cu convectivă; la a 2-a viteză cosmică, valorile lor se apropie, iar la viteze de 13-15 km/s și mai mari (corespunzător întoarcerii navei spațiale pe Pământ), ponderea principală a încălzirii aerodinamice aparține componentei radiative.

Încălzirea aerodinamică joacă, de asemenea, un rol semnificativ în fluxul de gaz supersonic în canale, în primul rând în duzele motoarelor rachete. În stratul limită de pe pereții duzei, temperatura gazului poate fi apropiată de temperatura din camera de ardere a unui motor rachetă (până la 4000 K). În acest caz, aceleași mecanisme de transfer de energie funcționează ca și în stratul limită de pe suprafața aeronavei, în urma căruia are loc încălzirea aerodinamică a pereților duzei motorului rachetei.

Încălzirea aerodinamică este asociată cu problema „barierei termice” care apare atunci când se creează avioane supersonice, vehicule de lansare și nave spațiale. Dar dacă, în timpul unui zbor supersonic suficient de lung, pielea aeronavei este încălzită la o temperatură apropiată de temperatura de stagnare (aproximativ 400 K), atunci suprafața navei spațiale, la intrarea în atmosfera Pământului sau a unei alte planete cu o viteză de mai mult de 10-11 km/s, va începe inevitabil să se prăbușească din cauza incapacității materialelor obișnuite de a rezista la temperaturi atât de ridicate (de ordinul a 6000-8000 K). Prin urmare, pentru a contracara încălzirea aerodinamică a navelor spațiale, se utilizează protecție termică.

Lit.: Fundamentele teoriei zborului navelor spațiale. M., 1972; Fundamentele transferului de căldură în aviație și tehnologia rachetelor spațiale. a 2-a ed. M., 1992.

încălzire aerodinamică,încălzirea corpurilor care se deplasează cu viteză mare în aer sau alt gaz. A. n. - rezultatul faptului că moleculele de aer incidente pe corp sunt decelerate în apropierea corpului.

Dacă zborul se face cu viteza supersonică a culturilor, frânarea are loc în principal în unda de soc, care apar în fața corpului. Decelerația suplimentară a moleculelor de aer are loc direct chiar la suprafața corpului, în strat limită. Când moleculele de aer decelerează, energia lor termică crește, adică temperatura gazului de lângă suprafața corpului în mișcare crește, temperatura maximă la care gazul poate fi încălzit în vecinătatea corpului în mișcare este apropiată de așa-numita . temperatura de franare:

T 0 = T n + v 2 /2c p ,

q k = a(T e -T w),

Pe măsură ce viteza de zbor crește, temperatura aerului din spatele undei de șoc și din stratul limită crește, rezultând în disociere și ionizare molecule. Atomii, ionii și electronii rezultați difuzează într-o regiune mai rece - la suprafața corpului. Există o reacție din spate recombinare ), mergând cu degajarea de căldură. Aceasta aduce o contribuție suplimentară la convectiva A. n.

Un caz special al lui A. n. este încălzirea corpurilor care se deplasează în straturile superioare ale atmosferei, unde regimul de curgere este liber-molecular, adică calea liberă medie a moleculelor de aer este proporțională sau chiar depășește dimensiunile corpului (pentru mai multe detalii, vezi Aerodinamica gazelor rarefiate ).

N. A. Anfimov.

Marea Enciclopedie Sovietică M.: „Enciclopedia Sovietică”, 1969-1978