С какой позицией «Союз» возвращается, и каким образом этот наклонный узор на Exp. 53 возвращаются в результате отношения?

В статье Би-би-си космическая капсула «Союз» возвращает экипаж МКС после пятимесячной миссии , описывается возвращение сегодня «российского Антона Шкаплерова, американца Скотта Тингла и японца Норишиге Канаи» из 55-й экспедиции МКС. Глядя на капсулу на этой фотографии из статьи, можно увидеть ярко выраженную угловую линию, которая отделяет затемненные участки от более светлых участков на спускаемом аппарате "Союз".

Я предполагаю, что это как-то связано с сажей, образующейся абляционным тепловым экраном, и наклонным положением во время входа в атмосферу.

В какую сторону наклоняется капсула? Направлен ли теплозащитный экран немного вниз по отношению к траектории входа в атмосферу, чтобы увеличить подъемную силу? Приводит ли это к почернению областей на обращенной к надиру стороне капсулы?

введите описание изображения здесь

«Союз» абсолютно точно использует вход в атмосферу с высокой подъемной силой, но, возможно, он варьируется в зависимости от атмосферных условий и т. д. Баллистический вход в атмосферу для «Союза» может достигать пика в 20 g — очень небезопасно для всех участников. См . Пример этого на Союзе ТМА-11 .
Я считаю, что ваше предположение об абляционной саже, вероятно, тоже верно.
@Джек, спасибо! Подумайте о том, чтобы опубликовать ответ? Я понятия не имею об этом, так что все будет полезно.

Ответы (2)

Угол атаки

Как уже упоминалось, "Союз" летит с углом атаки -22,3 градуса. Это позволяет ему использовать свой задний (обращенный вперед, потому что капсула возвращается назад) теплозащитный экран в качестве аэродинамической поверхности, обеспечивающей подъемную силу.

Это известно как подъемный вход и делается для того, чтобы капсула опускалась медленнее; увеличение времени торможения. Это снижает пиковое ускорение и распределяет тепловую нагрузку на более длительный период времени. Без него «Союз» может испытывать пиковое ускорение ~20g, опасное как для экипажа, так и для капсулы.

«Союз» достигает своего угла атаки за счет почти симметричной аэродинамической формы, но со смещенным центром масс. Из-за непредсказуемого характера входа в атмосферу необходимо варьировать подъемную силу, чтобы точно нацелиться на место приземления. Это делается путем вращения капсулы, которая изменяет вертикальную составляющую вектора подъемной силы.

Абляционное экранирование

Спускаемый модуль «Союз» имеет абляционный теплозащитный экран, который используется для рассеивания тепловой энергии при входе в атмосферу путем «сгорания». Это видно на капсуле в виде нагара.

Из-за угла атаки капсулы фактически именно зенитная (обращенная вверх) сторона капсулы получает наибольшее количество аблируемого материала, поскольку она немного приподнята над укрытием теплозащитного экрана и больше попадает в воздушный поток.

Этот эффект можно увидеть на этом изображении (Примечание: это НЕ спускаемый аппарат корабля "Союз").

введите описание изображения здесь

Отличный ответ, спасибо, это действительно полезно! Несмотря на то, что на этом сайте столько вопросов и ответов посвящено восхождению, вход в атмосферу, очевидно, так же важен для полета с экипажем. Вероятно, мне следует придумать, как добавить подъемной силы в эту симуляцию . Они также набрали ~ 20 g, входя слишком медленно.
Я вижу, как вращение космического корабля со смещенным центром масс уменьшит вертикальную подъемную силу, но только за счет добавления боковой подъемной силы. Они не могут просто сделать шаг, перемещая массу к оси или от нее?
@uhoh Да, меня всегда поражало, как сильно может повлиять на пик g небольшая подъемная сила. Я полагаю, что почти все возвращаемые аппараты использовали подъемный или пропускной вход со времен Меркурия.
Вы правы насчет бокового подъема — вот почему космический шаттл использовал чередующиеся маневры крена, чтобы усреднить горизонтальную составляющую подъемной силы.
@uhoh Шаттл не мог модулировать высоту звука. «Как было сказано ранее, альфа-канал должен находиться в пределах 3° от номинального. Этот небольшой альфа-диапазон вынуждает нас использовать крен для контроля высоты. В следующий раз, когда вы услышите, как кто-то говорит о том, что шаттл делает реверсивные вращения для сброса энергии, не слушайте. Шаттл делает развороты, потому что у него очень маленькая альфа-огибающая». Из методички.
@OrganicMarble , начиная с этого, я только что наткнулся на Aviation.stackexchange.com/a/23889/14213 Там есть небольшая симпатичная диаграмма ...
Да, этот ответ в значительной степени основан на этом учебном пособии. Это нормально, это дано в качестве ссылки.

В этой статье указано, что дифферентный угол атаки корабля "Союз" при входе составляет -22,3 градуса.

Однако угол обугливания на картинке выглядит больше.

О, это интересно, и открытый доступ, ура! дам почитать, спасибо
С какой позицией «Союз» возвращается, и каким образом этот наклонный узор на Exp. 53 возвращаются в результате отношения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v