Сверхзвуковое движение в атмосфере

При обтекании тел газом с большими сверхзвуковыми скоростями большие температуры получаются не только в критической точке. Действительное распределение температур по поверхности обтекаемого тела связано с процессами диссоциации и ионизации газа и с отсутствием адиабатичности, что обусловлено свойствами вязкости, излучением и теплообменом между газом и обтекаемым телом. Поверхность тела при движении его в газе может сильно нагреваться, плавиться и испаряться. Головные части баллистических и космических ракет при входе в плотные слои атмосферы сильно оплавляются, головки баллистических ракет или космические аппараты не сгорают полностью только благодаря кратковременности их движения в атмосфере в таких условиях. Проблема борьбы с нежелательными эффектами сильного нагревания тел на больших сверхзвуковых скоростях полета в атмосфере является одной из основных аэродинамических проблем. Она связана с выбором материалов и разработкой форм конструкций летательных аппаратов. [c.42]

Ударные волны, течения сплошной среды с их участием, разнообразные физические процессы в веш,естве, которое подверглось действию сильной ударной волны, — эти явления представляют большой научный и прикладной интерес. С ударными волнами мы встречаемся в таких практически важных процессах, как взрывы, движение в атмосфере тел со сверхзвуковыми скоростями, мощные электрические разряды, в астрофизических условиях и т. д. [c.208]

Уравнение состояния воздуха при высоких температурах играет на практике большую роль при изучении действия взрыва и движения сверхзвуковых аппаратов в атмосфере. Получение этого уравнения состояния для температур в несколько тысяч градусов требует учета частиц N2, N, [c.243]

При движении самолета со сверхзвуковой скоростью в атмосфере возбуждаются ударные волны, достигающие земли и создающие на ее поверхности кратковременный перепад давления. [c.92]

Летательные аппараты, движущиеся в атмосфере Земли, обычно совершают колебания с небольшой амплитудой около нулевого угла атаки. Возникающие при этом аэродинамические силы и моменты, обусловленные нестационарными газодинамическими параметрами, могут существенно повлиять на траекторию движения изделия. В главе 5 описан метод расчета нестационарных параметров невязкого течения. В данной главе приведен метод расчета параметров нестационарного пограничного слоя на затупленном конусе, совершающем малые колебания в сверхзвуковом потоке. [c.144]

В 2.4 рассматривались газодинамические возмущения, связанные со сверхзвуковым движением тела в атмосфере. Приведем в качестве иллюстрации одно подробное решение уравнения (3.45), которое часто используется в гидродинамике. Рассмотрим тело малых размеров (в том смысле, который будет указан ниже), движущееся с постоянной скоростью V, причем V > а. Такое движение называется сверхзвуковым. Силу, действующую на газ со стороны движущегося тела, в соответствии с уравнением (3.43) обозначим через g. Физической причиной возникновения этой силы являются столкновения молекул газа с поверхностью тепа, сопровождающиеся передачей импульса от тела к газу. Чтобы избежать довольно сложного математического описания этой силы, представим до некоторой степени произвольно функцию g как градиент потенциала, имеющего вид [c.70]

Вопросы тепломассопереноса в пристеночной области продолжают привлекать внимание исследователей, особенно в связи с применениями в технике охлаждения поверхностей, нагреваемых за счет их движения с большими сверхзвуковыми скоростями в воздущной атмосфере (ракеты, корпуса космических кораблей и др.). [c.746]

Охлаждение конструкции летательного аппарата может осуществляться с помощью систем, отводящих тепло от нагреваемых элементов ж рассеивающих это тепло в атмосферу, и систем, поглощающих тепло, при продолжительном полете на больших скоростях вес воды в охлаждающей системе настолько большой, что применение ее для охлаждения летательных аппаратов становится невозможным. Возможен способ охлаждения при помощи ультразвуковых колебаний, заключающийся в том, что при помощи специальных устройств наиболее интенсивно нагревающиеся в сверхзвуковом полете части поверхностей начинают колебаться с ультразвуковыми частотами, которые приводят прилипший к поверхности пограничный слой воздуха в движение. Благодаря этому резко уменьшается трение и снижается подогрев поверхностей. При определенной скорости полета и частоте колебаний трение между вибрирующей поверхностью и воздушным потоком может упасть до нуля. В этом случае нагрев поверхности от торможения не происходит. Использование ультразвуковых колебаний поверхностей форсажных камер и реактивных сопел может значительно уменьшить нагревание этих поверхностей от газового потока. Вибрация очищает поверхность от частиц сажи и кислот, которые способствуют интенсивному поглощению тепла. [c.395]

Проблемы современной техники потребовали от науки проникновения в область ВЫСОКИХ параметров состояния вещества больших концентраций энергии, высоких температур и давлений, больших скоростей. На практике такие условия осуществляются в сильных ударных волнах, при взрывах, при очень быстрых сверхзвуковых движениях тел в атмосфере, в мощных электрических разрядах и т. д. [c.11]

В предлагаемой вниманию читателей книге рассказывается о законах движения ракет в условиях атмосферы, о аэродинамических силах, действующих на ракеты в полете, о дозвуковом, звуковом и сверхзвуковом режимах полета ракет. Книга также знакомит с аэродинамическим управлением ракет в полете. Она не претендует на полноту освещения рассматриваемых вопросов, а излагает лишь тот материал, который позволит читателю познакомиться с физическими основами полета ракет в атмосфере. [c.6]

Акустические колебания могут возникать и распространяться в виде непрерывных волн (рис. 2.1й) и импульсов - обычно ультразвуковых (рис. 2.16). От звуковых колебаний будем отличать апериодические импульсы (рис. 2.1 в). К числу последних относят ударные волны в газах и жидкостях, а также пластические волны в твердых телах. Общеизвестны ударные волны, порождаемые взрывами в океане и атмосфере, при сверхзвуковом движении самолетов. При этом возникают специфические эффекты, в частности по мере распространения апериодические импульсы трансформируются в обычные звуковые, что связано с избыточным рассеянием энергии (переходом в тепло) при большой амплитуде колебаний. [c.31]

За 15 лет, прошедших со времени выхода в свет предыдущего издания, приобрели большое значение летательные аппараты с реактивными двигателями новых типов, обеспечивающими полет с большой сверхзвуковой (гиперзвуковой) скоростью, выход в космическое пространство и возвращение в плотные слои атмосферы. Это привело к быстрому развитию разделов газовой динамики, в которых изучаются течения разреженного газа, гиперзвуковые течения и движения жидкости и газа в электромагнитных полях в настоящем третьем издании книги изложены основы также и этих разделов современной газодинамики. [c.9]

При движении тел с большими сверхзвуковыми и гиперзвуковыми скоростями в плотных слоях атмосферы происходит сильное нагревание, которое может привести к изменению агрегатного состояния твердого тела (оплавлению, испарению и последующему уносу газовым потоком материала поверхности). Для теплозащиты таких тел применяются специальные уносимые покрытия, при разложении которых в пограничный слой поступают газы с различными молекулярными массами. Разложение является результатом поверхностного пиролиза связки, деполимеризации, испарения, сублимации, горения, плавления, эрозии. [c.322]

Отметим в заключение, что движение тела со скоростью V, близкой к Озв, весьма неустойчиво. Поэтому на практике стараются интервал околозвуковых скоростей проскочить как можно скорее. Движение со скоростью v > VaB вновь обретает устойчивость. Однако, как видно из вышеизложенного, лобовое сопротивление при сверхзвуковых скоростях довольно велико (оно пропорционально о ), и для поддержания этого движения требуются мощные двигатели. Очевидно, что сила лобового сопротивления будет меньшей, если движение происходит в верхних (разреженных) слоях атмосферы. [c.311]

Измерение угла ударной волны. Полет сверхзвуковой ракеты вызывает ударную волну, угол наклона которой к оси движения ракеты представляет собой известную функцию скорости движения ракеты и местной скорости звука. Сотрудники Мичиганского университета, приняв за основу эту функцию, определяли скорость звука в верхней атмосфере, а с помош,ью полученных значений скорости вычисляли температуру атмосферы [2]. Положение фронта ударной волны детектировалось по скачку давления выдвижным манометром, помещенным на поверхности носового конуса ракеты. По положению манометрического зонда определялось местонахождение скачка давления, а следовательно, и угол ударной волны. Соответствующие значения температуры показаны на фиг. 6. Результаты, получаемые этим методом, искажаются рассеянием звуковых волн. [c.334]

Коняев В. Г. Аналитическое исследование изменения формы аб-лирующих тел при их движении в атмосфере со сверхзвуковыми скоростями.-Учен. зап. ЦАГИ, 1974, т. 5, № 6. [c.314]

Планетарная картина развития П. с. может быть разделена аа отд. серии интенсивных вспышек свечения, начинающихся на ночной стороне и постепенно охватывающих всю область высоких широт. Г одолжи-тельность их от веек, мин до десятков мин с общей длительностью серии до 1—2 ч (т. н. авроральная суббуря). Авроральная суббуря является частью суббури в магнитосфере, связанной с увеличением втекающего в магнитосферу потока энергии из солнечного ветра и частичной диссипацией энергии магн, поля, запасённой в хвосте магнитосферы. В период суббурь в верхней атмосфере при торможении авроральных электронов образуются интенсивные потоки рентг. лучей, к-рые являются более проникающими, чем авроральные электроны. Они достигают высот 30—40 км, где их можно зарегистрировать аппаратурой на высотных аэростатах. При быстрых сверхзвуковых движениях П, с. и связанных с ними мощных ионосферных токах возникают инфразвуковые волны с периодами от 10 до 100 с, достигающие нижних слоёв атмос(] ры. [c.80]

Наиболее глубоко физика проникла в различные разделы газовой динамики, которая встретилась в последние десятилетия с новыми условиями, порожденными развитием главным образом ракетной техники и космических исследований. Реальными практическими задачами стали расчеты движения тел с большими сверхзвуковыми (гинерзвуковыми) скоростями, пограничного слоя при высоких температурах, появляющихся при входе тел в атмосферу, движения тел при больших разрежениях в космическом пространстве и т. п. Появилось даже новое понятие — аэротермохимия это — раздел газовой динамики, имеющий дело с газом, когда в процессе движения его состав уже нельзя считать неизменным. [c.307]

Упомянем еще случаи Л -волны в виде знакопеременного импульса с нулевой общей площадью и двумя разрывами, расположенными на переднем и заднем фронтах (рис. 2.1,в). Такой импульс отвечает, в частности, звуковому удару (soni boom), возникающему в атмосфере при сверхзвуковом движении самолета. В такой волне положительный и отрицательный импульсы ведут себя, в сущности, независимо. Площадь каждого из них сохраняется, а амплитуды и длины ifa больших расстояниях сравниваются, так что импульс приобретает симметричную Л -форму. [c.42]

В учебном пособим описаны течения невязко го газа с гиперзвуковым и скоростями с учетом реальных равновесных и неравно1весных процессов, со-путствуюш.их движению тел в атмосфере. Приведены уравнения движения несовершенных газов и описана общая теория их сверхзвуковых и гиперзвуко-вых течений. Рассмотрены задачи обтекания тел наиболее типичных для ги-перзвуковой аэродинамики 4>орм. [c.2]

Любой газ при температурах, указанных в нижней части табяц-цы, будет светиться. Этим можно объяснить световые явления, сопровождающие взрыв в ряде случаев свечение создаётся ударной волной, а не газами взрывающегося вещества. Если ударная волна встречает на своём пути какое-либо препятствие, свечение увеличивается. На рис. 161 приведена фотография этого явления ударная волна вызывает свечение бумажного листа (лист остался на месте в момент кратковременной экспозиции). Имеются основания считать, что свечение метеоритов объясняется ударными волнами, которые возникают при движении метеоритов со сверхзвуковыми скоростями в земной атмосфере. [c.257]

Авторы использовали в сущности те же начальные условия, что и Донн и Посментьер [145], т. е. уравнения (6.10) и (6.11). Это значит, что волны Рэлея распространяются от эпицентра по поверхности земли со скоростью около 3 км/с (сверхзвуковая скорость для воздуха). Вертикальные движения волн Рэлея приводят к образованию в атмосфере путем импульсного эффекта колебаний давления. Связь между колебанием давления р и смещением поверхности земли а задается, в соответствии с работой Донна и Посментьера, уравнением (6.10). [c.361]

Выгорание горловины сопла ракетного двигателя. Пороховые ракетные двигатели — в принципе простые устрой-, ства. Они состоят в основном из длинной трубы, содержащей ракетное топливо. Один конец ее закрыт, а другой сообщается с атмосферой через сверхзвуковое сопло (рис. 5-10). Газы, образующиеся при горении ракетного топлива внутри камеры, имеют высокую температуру и большое давление (порядка 3 400° К и 13 790 KHjM ). При движении через сопло они отдают его стенке значительное количество тепла. Ради сохранения простоты двигателя инженер избегает осложнять ее специальными устройствами для жидкостного охлаждения сопла. [c.172]

Во МНОГИХ промышленных процессах, где требуется высокий вакуум, например таких, как перегонка, важно понимать механику движения разреженных газов при низких скоростях обильные данные, накопленные при изучении этих явлений, теперь пригодны для использования. Механика разреженных газов при больших числах М также представляет большой интерес, потому что уже практически осуществляются сверхзвуковые полеты на больших высотах. По стандартной атмосфере согласно работам [1] и [2] длина свободного пробега молекул на высотах 97, 120 и 155 км равна примерно 0.19 0,30 и 3 соответственно. На высотах, больших 160 км, длина свободного пробега может быть значительно больше размеров самолета. В системах высокого вакуума и при полетах на больших высотах число Кнудсена велико и уравнения переноса отличаются от соответствуюш,их уравнений, справедливых при больших плотностях. [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...