Обсуждение космических программ

Цитата: adolfus от 28.07.2013 18:19:54
Вы так категоричны...

Другого тут не дано.

Цитата Самый эффективный механизм подачи рабочего тела в зону при больших  потоках импульса, тепла и излучения в стенку при сильной турбулентности  -- абляция.

Но абляционное покрытие - одноразовое. Это множит на ноль все его преимущества при необходимости создания многоразового космического корабля.

ЦитатаВ отличие от разных там прокачек через пористую стенку это очень надежный процес, поскольку саморегулируемый. Все остальное очень ненадежно.
В середине-конце 80-х я принимал участие в экспериментах по  моделированию работы теплозащитных покрытий разного типа в условиях входа в атмосферу. Тепловые потоки до 20 кВт/м^2 и давления торможения до 7 ата. Испытывали пористый вольфрам, пропитанный медью, и кварцевое плетение и углеродное и да же стыренные на французском заводе плитки для настоящего шаттла. В разных газах. Механизм теплозащиты у всех образцов абляционный.

То есть, Вы утверждаете, что ТЗП Шаттла/Бурана являлась абляционной? И, следовательно, одноразовой?

Можете почитать:
http://www.buran.ru/htm/molnianp.htm

Хотя, должен признать, не знал, что краска таки обгорает и перед каждым полетом надо красить вновь.

Цитата: DmasiK от 28.07.2013 19:15:37
не шибко что то обгорает https://www.youtube.…OXNh3az7ms

Не очень видно, что у него обгорело. а что  - нет.
Да и не Буран это, а Шаттл. Может у них как-то и по-другому влагозащита обеспечивается.

Цитата: НАлЕ от 28.07.2013 18:34:05
Но абляционное покрытие - одноразовое. Это множит на ноль все его преимущества при необходимости создания многоразового космического корабля.

не могу даже представить, что это должна быть за теплозащита, которая может выдержать два входа в атмосферу. Ну разве, что вдвое более толстая, чем нужно для одного входа. В любом случае механизм работы теплозащитного покрытия основан на его расходовании в процессе входа. Оно "газит", с одной стороны "оттесняя" ударную волну подальше от поверхности, что существенно снижает прямое силовое воздействие со стороны атмосферы, а с другой меняет  оптические св-ва газа в этом промежутке, "перехватывая" излучение.

Цитата
То есть, Вы утверждаете, что ТЗП Шаттла/Бурана являлась абляционной? И, следовательно, одноразовой?

Я всего лишь сказал, что "крылышки отгорят". Именно поэтому их и не ставят.
Про шаттл/буран ничего не утверждаю -- он уже отлетал к тому моменту, как мы завершили работы по теплозащите. Полагаю, что на нем стояло то же, что и на шаттле. У нас были образцы с французского завода, который поставлял ее тогда для НАСА (нам так говорил заказчик и это вообще был серийный OEM продукт).
Образцы, которые мы жгли в свое время, были цилиндрами 20-25 мм диаметром и высотой 5 см. некоторые имели гладкие торцы, т.е. были вырезаны из плиты толщиной около 5 см. Время нахождения их в струе было от нескольких секунд до минуты. Они монтировались в "голову" из "старой" военной теплозащиты от баллистических боеголовок, которая представляла собой текстолит объемного плетения на основе кварцевой нити. Тяжеленная штука в отличие от той углеродной, которую мы испытывали. Та, которая с кварцем, обгорает белесыми потеками из застывшего расплавленного кварца, та, что "парит" из вольфрама медью -- обгорает краснозелеными. Углерод почти везде остается черным, но становится более пористым, местами как бы седым. В любом случае основным механизмом разрушения был поток импульса (прямое силовое воздействие) -- тепловой поток достаточно эффективно снимался газом, который в условиях входа генерировался на защищаемой поверхности под действием излучения и тепла от ударной волны из материала и связующего самой теплозащиты.
В приповерхностном слое тем не менее имеют место большие градиенты и колебания температуры, что является причиной быстрого усталостного разрушения этого слоя. не думаю, что отработавшую цикл теплозащиту можно использовать вторично. Проще ее всю переклеить, чем проверять и выборочно заменять.

Цитата: adolfus от 28.07.2013 18:19:54
Вы так категоричны...

А другого механизма  как бы и нет. Не теплопроводностью же внутрь корабля отводить?...

Зачем же внутрь корабля? Есть еще теплоемкостная защита. Самое интересное, что она даже применялась на заре ракетной техники   На первом Атласе амеры не мудрствую лукаво всадили в боеголовку, емнип, 150 кг чистой меди.. Такая же защита применялась на боковых поверхностях Джеминая и Меркурия.

Цитата: DmasiK от 28.07.2013 19:15:37
не шибко что то обгорает https://www.youtube.…OXNh3az7ms

Снято уже после вхождения в атмосферу и сброса скорости до "subsonic".

Цитата: adolfus от 28.07.2013 21:08:39
.. В любом случае механизм работы теплозащитного покрытия основан на его расходовании в процессе входа. .

Написано же по-русски

Цитата
Впервые в нашей стране было создано неуносимое теплозащитное покрытие радиационного типа, удовлетворяющее таким техническим требованиям, как многократность использования (более 100 циклов), большой перепад температур эксплуатации (150...+1250º С), имеющий коэффициенты теплопроводности 0,06 Вт/(м К) при t=100ºС, p=760 мм.рт.ст., 0,12 Вт/(м К) при t=1100ºС, p=10 мм.рт.ст., и температурного расширения до 7/10000000 1/град, плотность не более 0,15 г/куб.см и предел прочности при растяжении более 2 кгс/кв.см . Таким требованиям наиболее полно удовлетворяли материалы на основе кварцевых волокон, в которых максимально подавлен рациационный и конвективный перенос тепла через поры и основу.

Цитата: adolfus
Вот именно о нем я и вел речь. Углерод-углерод объемного плетения. Противоокислительное покрытие в потоке испаряется, отгоняя воздух -- абляция в чистом виде.

А где там сказано, что это противоокислительное покрытие испаряется?
А даже если и так, то само ТЗП остается же? Или, Вы считаете, что его меняют? А не "просто красят" по новой?

ЦитатаНо речь шла о "крылышках". В этом случае получится тот-же шаттл или буран.

Дык, и я про то же самое ...
Зачем городить крылатый спускаемых аппарат, если бескрылый будет проще, а, главное, легче.

Цитата: DmasiK от 29.07.2013 04:59:27
а почему носок и днище у челноков черные а сверху они белые? всегда мучал этот вопрос

теплозащита на основе углеродного волокна черная, а на основе кварцевого -- белая.

Цитата: DmasiK от 29.07.2013 04:57:54
как то смотрел документальный фильм: после полета у Бурана

Называлась цифра от двух до шести.

Цитатаотвалилось несколько плиток у Шаттла несколько сотен.

1. Это преувеличение. Существенно меньше сотни.
2. Неизвестно, сколько бы их отваливалось у Бурана в последующих полетах. Хотя, насколько помню, после первого полета Колумбии называлось то ли 17, то ли 19 плиток.

Цитата: adolfus от 29.07.2013 09:03:11
теплозащита на основе углеродного волокна черная, а на основе кварцевого -- белая.

Вроде, как не совсем так. Вот , что люди пишут:

Нижняя поверхность и большая часть боковой поверхности планера "Бурана" в зонах с максимальными температурами аэродинамического нагрева 700...1250ºС защищена многоразовой ТЗ в виде керамических плиток из волокон двуокиси кремния, имеющих белое или черное внешнее эрозионно-стойкое покрытие.

http://www.buran.ru/htm/molnianp.htm

Цитата: DmasiK от 29.07.2013 04:59:27
а почему носок и днище у челноков черные а сверху они белые? всегда мучал этот вопрос

Вот что пишут:

На орбитальном корабле "Буран" используется черное покрытие, имеющее высокую излучательную способность (ТЗЭ с данным покрытием защищают в основном нижнюю часть планера ОК), и белое покрытие, обеспечивающее в орбитальном полете расчетную температуру нагрева от солнечного излучения верхней поверхности планера.

http://www.buran.ru/htm/molnianp.htm

Т.е. основной смысл черного покрытия - максимальное увеличение радиационного сброса тепла поступающего при обтекании газом (максимум излучения достигается у абсолютно черного тела)
Белое же покрытие хорошо отражает солнечное излучение и уменьшает нагрев корпуса вне атмосферы, а при прохождении атмосферы эта часть корпуса тепла получает мало, так что уменьшение излучения (пропорционально степени черноты равной 1 у абсолютно черного тела) не играет существенной роли

О том, что на протяжении веков было лишь тусклой точкой в окуляре телескопов...

Terra Cognita

Цитата: Стед Заон от 29.07.2013 18:14:38
Вот что пишут:

На орбитальном корабле "Буран" используется черное покрытие, имеющее высокую излучательную способность (ТЗЭ с данным покрытием защищают в основном нижнюю часть планера ОК), и белое покрытие, обеспечивающее в орбитальном полете расчетную температуру нагрева от солнечного излучения верхней поверхности планера.

http://www.buran.ru/htm/molnianp.htm

Т.е. основной смысл черного покрытия - максимальное увеличение радиационного сброса тепла поступающего при обтекании газом (максимум излучения достигается у абсолютно черного тела)
Белое же покрытие хорошо отражает солнечное излучение и уменьшает нагрев корпуса вне атмосферы, а при прохождении атмосферы эта часть корпуса тепла получает мало, так что уменьшение излучения (пропорционально степени черноты равной 1 у абсолютно черного тела) не играет существенной роли

При входе в атмосферу вокруг носка, на кромках крыльев, коля и рулей образуется ударная волна, за которой темперратура воздуха составляет десятки тысяч градусов. Это плазма и она здорово светит. Для черного тела плотност потока излучаемой энергии  растет от температуры в четвертой степени. Разница между сбрасываемым с покрытия за счет его температуры (1500К) и поступающим на него из слоя за ударной волной (15000К) составляет порядка 10^4. Это занчит, что для сброса тепла, которое поступило в ТЗП за 1 секунду, требуется не менее часа. Даже с учетом того, что  степень ионизации составляет 0.01 (как черное тело светит только ионизированная часть), потребуется 100 секунд. С учетом того, что кроме излучения там есть более существенный механизм переноса тепла -- рекомбинация на стенке, то соотношение между поступлением в стенку и сбросом за счет излучения будет больше.

Цитата: НАлЕ от 28.07.2013 18:34:05


То есть, Вы утверждаете, что ТЗП Шаттла/Бурана являлась абляционной? И, следовательно, одноразовой?

Можете почитать:
http://www.buran.ru/htm/molnianp.htm

Похоже, истина где то между.
То той же ссылке, о теплозащите:

Цитата
Для наиболее теплонагруженных (свыше 1250ºС) зон планера, в которых температура превышала возможности плиточной теплозащиты (носовой обтекатель фюзеляжа, носки крыла), были разработаны жаропрочные углерод-углеродные конструкционные материалы "Гравимол" с плотностью 1,85 г/куб.см и прочностью на изгиб более 10 кгс/кв.мм. Углерод-углеродный материал изготовляется с использованием модифицированных фенольных смол, подвергающихся в процессе высокотемпературного передела пиролизу с пироуплотнением и боросилицированием. На внешнюю сторону агрегатов из углерод-углеродных материалов наносится противоокислительное покрытие на основе дисилицида молибдена.

Цитата: krizis2003 от 30.07.2013 11:10:40
Похоже, истина где то между.
То той же ссылке, о теплозащите:

Дык, гравимол то тоже многоразовый ...

Цитата: НАлЕ от 30.07.2013 11:12:55
Дык, гравимол то тоже многоразовый ...

Да, сам неверно понял текст. Не в процессе работы, а при изготовлении пиролиз.  

Цитата: НАлЕ от 28.07.2013 18:34:05
То есть, Вы утверждаете, что ТЗП Шаттла/Бурана являлась абляционной? И, следовательно, одноразовой?
Можете почитать:
http://www.buran.ru/htm/molnianp.htm

Почитал...
Похоже, та теплозащита, которую мы испытывали на стенде Воткинского завода, предназначалась для тепловых потоков в разы, а то и на порядки превышающих бурановские. Может это для пробивания атмосферы планет гигантов или венеры.

Цитата: adolfus от 30.07.2013 14:13:38
Почитал...
Похоже, та теплозащита, которую мы испытывали на стенде Воткинского завода, предназначалась для тепловых потоков в разы, а то и на порядки превышающих бурановские. Может это для пробивания атмосферы планет гигантов или венеры.

Скорее всего тепловые потоки были больше, может даже и в разы (но не на порядки) и были предназначены для "одноразовых летательных аппаратов".
Скоростной боевой блок МБР/БРПЛ, например. Буран/Шаттл таки притормаживают, принимая брюхом скоростной напор, а скоростной ББ з стремится как можно быстрее проткнуть  атмосферу (практически при той же скорости входа в нее), но ему уж точно не нужна многоразовость.
Ему (ББ) важнее равномерность обгара МФП ТЗП ...

Цитата: adolfus от 30.07.2013 10:19:56
При входе в атмосферу вокруг носка, на кромках крыльев, коля и рулей образуется ударная волна, за которой темперратура воздуха составляет десятки тысяч градусов. Это плазма и она здорово светит. Для черного тела плотност потока излучаемой энергии  растет от температуры в четвертой степени. Разница между сбрасываемым с покрытия за счет его температуры (1500К) и поступающим на него из слоя за ударной волной (15000К) составляет порядка 10^4. Это занчит, что для сброса тепла, которое поступило в ТЗП за 1 секунду, требуется не менее часа. Даже с учетом того, что  степень ионизации составляет 0.01 (как черное тело светит только ионизированная часть), потребуется 100 секунд. С учетом того, что кроме излучения там есть более существенный механизм переноса тепла -- рекомбинация на стенке, то соотношение между поступлением в стенку и сбросом за счет излучения будет больше.

В книге Салахутдинова Г. М. "Тепловая защита в космической технике" указывается, что "высокие скорости, входящих в атмосферу космических аппаратов (или других тел), приводят к тому, что в набегающем потоке воздуха у передней их кромки развиваются температуры, достигающие 7000 – 8000° С" - т.е. не 15000К и это для одноразового аппарата использующего крутую траекторию.

Для многоразового корабля "траектории его спуска могут варьироваться в достаточно широких пределах. Если траектория спуска крутая, то на поверхность аппарата поступают тепловые потоки большой плотности, но суммарный подвод тепла к корпусу оказывается умеренным. При пологой траектории, наоборот, плотность теплового потока, поступающего на аппарат, будет меньше, а суммарный теплоподвод – больше. Это обстоятельство имеет важное значение, так как можно, вообще говоря, выбрать такую траекторию спуска, при которой существующие материалы могут обеспечить оптимальную с точки зрения массы систему теплозащиты при ее допустимой стоимости".

Кроме того радиационный сброс тепла не единственный механизм.  Вся поверхность многоразового "аппарата разделена по уровню температур на четыре зоны, в каждой из которых используется свое покрытие. Там, где температура не превышает 371° С, используется гибкое теплозащитное покрытие многократного применения, (а), представляющее собой войлок из специальных волокон. Это покрытие в виде листов размером 0,9 × 1,2 м приклеивается клеем-герметиком к корпусу. Для придания покрытию влагостойкости и необходимых оптических свойств на его поверхность перед установкой наносят пленку кремнийорганического эластомера. Для защиты гибких соединений внешний слой покрытия, изготавливается из специального керамического волокна. При этом защищаемые узлы могут просто обматываться этим покрытием.
На участках, где температура поверхности составляет 371 – 649° С, применяется; также повторно , используемое покрытие {б), состоящее из аморфного кварцевого волокна 99,7%-ной чистоты, к которому добавляется связующее – коллоидная двуокись кремния. Покрытие изготавливается в виде плиток размером 203 × 203 мм и толщиной от 5 до 25,4 мм. На внешнюю поверхность плиток наносится боросиликатное стекло, содержащее специальный пигмент (белое покрытие на основе окиси кремния и блестящей окиси алюминия), для получения малого коэффициента поглощения солнечной радиации (As) и высокого коэффициента излучения (ε).
Теплозащита части корпуса с температурой 649 – 1260° С осуществляется с помощью повторно используемой изоляции (в), подобной только что описанной. Отличие состоит в размерах плитки (152 × 152 мм при толщине, находящейся в диапазоне 19 – 64 мм), а также большим значением As и ε. На носовом обтекателе и носках крыла аппарата, где температуры превышают 1260° С, применен материал из углерода, армированного углеродным волокном (г). В процессе возвращения аппарата на Землю этот материал разрушается, и его необходимо заменять новым перед каждым последующим полетом."


Размещение различных видов покрытий на корпусе много разового космического аппарата:
1 – углерод, армированный углеродным волокном (г); 2 – высокотемпературное теплозащитное покрытие многократного применения (в); 3 – низкотемпературное теплозащитное покрытие многократного применения (б); 4 – гибкое теплозащитное покрытие многократного применения (а); 5 – металл или стекло

Здесь описано устройство теплозашиты американца, в Буране покрытия устроены аналогично, но судя по всему более устойчивые, на фото видно обгорание плиток носка фюзеляжа:



и носовая часть до полета:

МОСКВА, 2 авг — РИА Новости.
Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев объявил главе Роскосмоса Владимиру Поповкину выговор за ненадлежащее исполнение возложенных на него обязанностей, сообщили журналистам в пресс-службе правительства.