Расчёт тепло – и массообмена на поверхности спускаемого космического аппарата

Авторы

Никитин П. В.^1*, Павлюк Е. А.^2**

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Энергомашиностроительное конструкторское бюро, ул. Металлургов, 11, Москва, 111401, Россия

*e-mail: petrunecha@gmail.com
**e-mail: pavlyukea@powermcb.ru

Аннотация

Представлены результаты анализа тепло-массообмена на холодной поверхности спускаемого космического аппарата, выполненного в виде притупленного сферой конуса, при его спуске с круговой орбиты в плотных слоях атмосферы Земли по сложной гипотетической траектории. При этом расчёт теплообмена проведён с использованием известных параболических критериальных соотношений. Такой инженерный расчёт не требует знания сложной волновой газодинамики обтекания КЛА гиперзвуковым потоком. Необходимые для расчёта газодинамические параметры на внешней границе пограничного слоя рассчитывались по простому алгоритму с использованием газодинамических таблиц сверхзвукового течения на поверхности затупленных сферой конусов.
По указанному алгоритму выполнен  расчёт траекторных параметров и теплообмена на поверхности спускаемого космического аппарата на гиперзвуковом участке полёта с длительностью более 1000сек. На базе анализа результатов расчёта, выбрана «активная» система тепловой защиты головной части спускаемого космического аппарата. Проведён расчёт потребного удельного массового расхода  газа-охладителя, обеспечивающий  надёжные условия работы данной системы в зоне притупления.

Ключевые слова

спускаемый космический аппарат, тепло-массообмен, гиперзвуковая скорость, тепловая защита, траекторные параметры, энтальпия торможения, массовый секундный расход газа-охладителя

Библиографический список

1. Никитин П.В. Тепловая защита. Учебное пособие М.: Из-во МАИ, 2006, 510 с.
2. Основы теории полета космических аппаратов / под ред. Г.С. Нариманова, М.К. Тихонравова. М.: Машиностроение, 1972. 608 с.
3. Варгафтик Н.Б., Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. — М.: Наука, 1972. 720 с.
4. Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Глебов Г.А.. и др. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под ред. В.С. Авдуевского, В.К. Кошкина — 2-е изд., перераб. и доп. — М.:Машиностроение,1992. 528 с.
5. Гиршфельдер Дж., Кертис Ч., Берд Р. «Молекулярная теория газов и жидкостей». М.: ИЛ, 1961, 929 с.
6. Анфимов Н.А. «Тепло — и массообмен в окрестности критической точки при вдуве и отсосе различных разов через поверхность тела». — «Механика жидкости и газа». 1966, № 1.
7. Анфимов Н.А., Альтов В.В. «Теплообмен, трение и массообмен в ламинарном многокомпонентном пограничном слое при вдуве инородных газов». — «Теплофизика высоких температур», 1965,№ 3, С. 409-420.

Скачать статью