Выхлопной шлейф Saturn V

Когда ракеты-носители «Сатурн-5» достигли больших высот и скоростей, выхлопной шлейф выглядит совершенно иначе по сравнению с тем, каким он был при запуске (он намного больше и имеет конус примерно на полпути вниз по шлейфу). Кроме того, пламя, кажется, ползет вверх по нижней части сцены S-IC. Чем вызваны эти наблюдения?

введите описание изображения здесь

Ответы (2)

Сдержанная форма выхлопа, которую вы видите на уровне моря, ограничена атмосферой. Он расширяется настолько, насколько это возможно, по мере того, как он движется вниз.

По мере того, как ракета поднимается выше, давление воздуха уменьшается, а выхлопной шлейф расширяется. Посмотрите запуск SpaceX Falcon 9, и это действительно очевидно. На самом деле, посмотрите любой запуск с уровня моря с хорошей позиции камеры, и это действительно очевидно. SpaceX просто запускает камеры и публикует видео.

Вот почему сопла на двигателях верхней ступени длиннее, чтобы как можно дольше предотвращать расширение и максимизировать производительность. Аэроспайковый двигатель предназначен для расширения в соответствии с атмосферным давлением. Т.е. используйте атмосферу как свою насадку, и она сама подстраивается под изменение давления.

Не уверен, почему выхлоп, кажется, ползет вверх по сцене, но, вероятно, по той же причине.

А как насчет дополнительного конуса в шлейфе? (т.е. знаете ли вы, почему он там?)
@RickyDemer Я предполагаю, что это форма шокового алмаза .
Может "ползучие языки пламени" - это вовсе не языки пламени, а конденсирующаяся в ударной волне атмосферная влага, причем ярко-желтая из-за засветки от выхлопа ракеты?
ползущее пламя - выхлоп от турбонасосного газогенератора?
Газогенератор на F-1 сбрасывает свой выхлоп в сопло, создавая относительно холодную газовую пленку для защиты нижней части сопла от основного выхлопа.
@AnthonyX «ползучее пламя» действительно является пламенем; Недавно Скотт Мэнли опубликовал видео о тепловой защите двигателей Saturn V youtube.com/watch?v=HkObNfCki6M .

Чтобы ответить на сползание выхлопного шлейфа вверх по стороне первой ступени, это называется разделением потока, вызванным шлейфом (PIFS). Эта статья (PDF) объясняет и моделирует вычислительную гидродинамику (CFD) явления PIFS на Saturn V. Это довольно головокружительно, но объясняет физику, стоящую за этим.

Моделирование USM3D отрыва потока, вызванного плюмом Сатурна V

Выхлопной шлейф Saturn V
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v