Насколько сильно нагреваются носовые обтекатели обтекателей при всплытии?

Я читал об аэродинамическом нагреве ракет, и это, казалось бы, довольно сложная тема. Сравнительно легко вычислить температуру торможения при заданном числе Маха, и она предсказуемо высока при околоорбитальных скоростях, наблюдаемых в конце подъема.

Однако, как указывает плакат, из-за разреженной атмосферы на этом участке подъема, только потому, что температура торможения упомянутой Delta IV может составлять 6000 градусов по Кельвину, не означает, что фактическая температура обтекателя полезной нагрузки Delta достигает температуры поверхности 6000 градусов по Кельвину - это явно не так. Кроме того, я могу представить, что носовой обтекатель может действовать как своего рода поглотитель тепла, никогда не достигая стабильной температуры, учитывая, что подъем относительно короткий.

Очевидно, что более полное решение здесь включало бы вычисление по этой температуре торможения теплового потока в обтекатель на протяжении всего полета с учетом различной плотности атмосферы и скорости по профилю полета, а затем моделирование теплопередачи от обтекателя внутрь летательного аппарата. для определения зависимости температуры от времени на протяжении всего полета. Однако я не уверен, как это на самом деле будет сделано, или какие значения нужно знать, чтобы вычислить это.

Я нашел много данных о допустимом тепловом потоке на полезную нагрузку после развертывания обтекателя ( стандарт, кажется, 1135 Вт/м2 ), но не нашел информации о температурах, которых достигает сам обтекатель до его развертывания. Судя по тому, что обтекатели обычно изготавливаются из алюминия или углеродного волокна и прекрасно выдерживают всплытие, я не могу себе представить, что эта температура особенно высока, но я не знаю, что это за температура на самом деле.

Таким образом, мой вопрос больше относится к реальным данным - насколько горячими на самом деле становятся настоящие обтекатели? Я должен представить, что это было измерено и где-то известно, но если так, то я не могу его найти.

Ответы (1)

Я нашел несколько экспериментально предсказанных (не измеренных в полете) графиков температуры обшивки обтекателя для миссии Atlas/Centaur.

введите описание изображения здесь

Подробности смотрите в статье, но пиковая температура внешней оболочки составляла около 600-700 К.

Источник: Centaur/Surveyor, исследование аэродинамического нагрева носового обтекателя.

Итак, начиная с 30°C, внешняя оболочка достигает максимума при 400°C, а внутренняя примерно при 100°C? Это даже меньше, чем я думал.