Wer hat den ablativen Hitzeschild als Erster erfolgreich in die Praxis umgesetzt?

Bis zur Shuttle/Buran-Ära verwendeten alle bemannten orbitalen Wiedereintrittsfahrzeuge ablative Hitzeschilde für den Wiedereintritt (Wostok, Merkur, Voskhod, Gemini, Sojus, Apollo). Das machte mich neugierig, wer in den Tagen des Weltraumrennens als erster diese effektive Technologie angewendet hat.

Wikipedia sagt das theoretisch

das Konzept des ablativen Hitzeschildes wurde bereits 1920 von Robert Goddard beschrieben

Das Konzept hat sich jedoch nur in Verbindung mit praktischen Anwendungen aus der Erforschung der Aerodynamik einer stumpfen Form in Hochgeschwindigkeitsströmungen als gut funktionierend erwiesen.

In den Vereinigten Staaten wurde diese Technologie von H. Julian Allen und AJ Eggers Jr. vom National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) am Ames Research Center entwickelt. 1951 machten sie die kontraintuitive Entdeckung, dass eine stumpfe Form (hoher Luftwiderstand) den effektivsten Hitzeschild darstellt

Und

Die ersten Interkontinentalraketen mit Reichweiten von 8.000 bis 12.000 Kilometern (4.300 bis 6.500 Seemeilen) waren nur durch die Entwicklung moderner ablativer Hitzeschilde und stumpfer Fahrzeuge möglich

Dies legt die mögliche erste Verwendung von ablativen Abschirmungen auf einen Zeitraum fest, der den bemannten Raumflügen etwas vorausgeht.

Ich konnte auch Informationen von dieser Website (auf Russisch) finden, die behauptet, dass auf sowjetischer Seite eine spezielle Abteilung für die Entwicklung eines neuen Hitzeschilds für die R-7-Rakete geschaffen wurde, die später bei der Entwicklung des Hitzeschilds für die Wostok-Kapsel half .

Dies könnte bedeuten, dass die USA wahrscheinlich einen guten Vorsprung hatten (zumindest in theoretischen Aspekten).

Welche Seite (USA oder UdSSR) war also die erste, die tatsächlich ein Fahrzeug mit ablativem Hitzeschild gebaut und erfolgreich geflogen ist (ob es sich um suborbitale Ballistik, orbitalen Wiedereintritt oder eine andere Flugbahn mit ausreichend hoher Geschwindigkeit handelt, die zuvor verwendete Hitzeschildoptionen ausschloss). Arbeit)?

Zum ersten Mal tauchten Hitzeschilde auf den Sprengköpfen von Interkontinentalraketen auf
@A.Rumlin Laut Wikipedia hatte R-5 einen keramischen Hitzeschild und frühere Versionen von Atlas verwendeten eine Kühlkörperabschirmung. Im Grunde geht es also entweder um R-7 oder Atlas-D. Aber ich konnte keine Informationen mit Daten finden, die bestätigen, wer zuerst einen ablativen Hitzeschild verwendet hat.
Ein Mercury-Team führte seine eigenen Tests bei Wallops und Langley durch (ohne sich auf ICBM-Daten zu verlassen), und ihr erster Flug war auf Big Joe.
@LeoS „Während der Entwicklung der R-3-Rakete wurde die thermische Grenze erreicht, wenn jegliches Material des Raumfahrzeugs brennt, auch wenn es im Prinzip nicht brennbar ist. erschien auf der ballistischen R-5-Rakete, die sie vor dem Verbrennen schützte, als sie mit einer Geschwindigkeit von 3 km / s in dichte Schichten der Atmosphäre zurückkehrte". steamage.ru/pub/oversteam/raketa/index.html
Dies ist eine sehr interessante Frage und überraschend schwer zu fassen.

Antworten (1)

Da es lange Zeit keine Antwort gibt, habe ich mit Hilfe der Links, die andere in den Kommentaren zu den Fragen bereitgestellt haben, recherchiert.

Und der "erste" geht an ... die Sowjetunion.

Kurz gesagt: Die USA hatten einen Vorsprung mit der Theorie des stumpfen Objekts, wurden jedoch in Bezug auf die Hitzeabschirmung auf einen weniger effizienten "Wärmesenken" -Pfad umgeleitet und verschwendeten einige Zeit, bevor sie einen ablativen Schild einsetzten. während die UdSSR mit scharfen Kegeln arbeitete und, da betriebsbereite Booster früher als die USA verfügbar gemacht wurden, den harten Weg durcharbeitete, die Nutzlast experimentell in der Atmosphäre zu verbrennen und sofort eine ablative Abschirmung zu wählen.

Also, hier ist die Zeitleiste:

Juli-September 1955 : UdSSR- Experimentalversion der R-5-Raketenquelle in russischer Sprache :

Экспериментальная ракета М5РД была разработана на базе конструкции Р-5 для проверки в лётных условиях ряда новых систем и принципов, разработанных для межконтинентальной ракеты Р-7 Все 10 пусков, проведённые в июле-сентябре 1955 года с аппаратурой системы управления Р-7 были успешны. В ° в е & т з з 10 ощщществлёных п & м м м 5 р и & ыы & пссты бе з з к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к & к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к  к era

Übersetzung:

Die Versuchsrakete M5RD wurde auf der Grundlage des R-5-Designs entwickelt, um eine Reihe neuer Systeme und Prinzipien, die für die Interkontinentalrakete R-7 entwickelt wurden, im Flug zu überprüfen. Alle 10-Starts, die von Juli bis September 1955 mit der Ausrüstung des R-7-Steuerungssystems durchgeführt wurden, waren erfolgreich. Während drei der 10 abgeschlossenen M5RD-Starts wurden Wiedereintrittsfahrzeuge [wörtlich übersetzt aus dem Russischen als „Kopfteil“] getestet: eines mit einer Siliziumkarbidbeschichtung und zwei mit Asbest- Textolit -Wärmeschutz.

Hier wird die Ablationsnatur von gebrauchtem Asbest-Textolit nachgewiesen

8. August 1957 : USA ; Jupiter-C, Wiedereintrittsfahrzeug im Submaßstab mit ablativem Nasenkegel. Quelle: Nach Hause kommen. Wiedereintritt und Bergung aus dem All (Ich empfehle dieses sehr interessante Buch sehr, besonderer Dank geht an @WayneConrad für den Link)

Während die US-Luftwaffe und ihre Vertragspartner Anstrengungen für Kühlkörper aufwendeten, übernahm die US-Armee die Führung bei der Untersuchung von Ablatoren. Am 8. August 1957 startete ein Jupiter-C von Cape Canaveral mit einem Subscale-Wiedereintrittsfahrzeug in eine Höhe von 600 Meilen und eine Reichweite von 1.200 Meilen und bewies die Machbarkeit des ablativen Nasenkegels während des Wiedereintritts. Es sollte jedoch beachtet werden, dass dieser Test nur dazu gedacht war, die Wiedereintrittsbedingungen für einen Jupiter-Sprengkopf mittlerer Reichweite zu validieren. Ob ein ablativer ICBM-Sprengkopf funktionieren würde, war noch nicht bewiesen, obwohl das Konzept theoretisch für diese fortschrittlicheren Systeme skaliert werden könnte. Die Air Force betrachtete den angeblichen Erfolg der Armee zunächst mit Skepsis ... Die NACA-Forscher gaben der Armee Recht: Ablative Beschichtungen waren Kühlkörpern überlegen.

21.08.1957 (М1-8/8Л) und 07.09.1957 (М1-9/9Л): UdSSR Erster und zweiter erfolgreicher Start einer R-7 ICBM-Rakete. Beide Reentry Vehicles (RV) verglühten beim Wiedereintritt in der Atmosphäre.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

IS Prudnikov, einer der Leiter des Teams, das an R-7-Hitzeschilden arbeitete, bestätigt , dass bei beiden Flügen ablative Asbest-Textolit-Hitzeschilde verwendet wurden. Er beschreibt auch die Post-Flight-Analyse:

В результате анализа полученных данных удалось уточнить величины уноса теплозащитного покрытия, а по нимет. "

Übersetzung

Als Ergebnis der Auswertung der gewonnenen Daten konnten die Werte des Hitzeschutzschichtabtrags und daraus die neuen [theoretischen] Berechnungsverfahren aktualisiert werden. Dies führte zu einer Änderung des aerodynamischen Layouts - die Länge der Spitze wurde reduziert, ihr Abstumpfungsgrad und die Länge der stabilisierenden Schürze wurden erhöht

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einLinks – ursprüngliches Design (1956); Rechts aktualisiertes Post-Flight-Design (1958)

In der Zwischenzeit wurden dritte und vierte erfolgreiche R-7-Flüge verwendet, um Sputnik und Sputnik-2 zu starten, während das Missgeschick mit dem Brennen des Wohnmobils beim Wiedereintritt behoben wurde.

30.01.1958 (М1-11): UdSSR , fünfter erfolgreicher R-7-Flug (mit aktualisiertem ablativen Hitzeschild). RV konnte sich nicht von der zweiten Stufe der Rakete trennen, aber beide erreichten das Zielgebiet.

29.03.1958 (М1-10): UdSSR , sechster erfolgreicher R-7-Flug (mit aktualisiertem ablativen Hitzeschild). Zum ersten Mal erreichte das RV das Ziel, ohne in der Atmosphäre zu verglühen.

9. September 1959 : USA ; Big Joe 1 (Atlas-D) , erster Test des ablativen Hitzeschilds der Mercury-Kapsel (Boilerplate).

Atlas 10D wurde ursprünglich als Forschungs- und Entwicklungsfahrzeug gebaut, hatte aber die ersten Mercury-Modifikationen erhalten. Die Nutzlast war ein Boilerplate-Raumschiff. Der Zweck des Fluges bestand darin, den ablativen Hitzeschild des Raumfahrzeugs, die Nachkörperheizung, die Lageregelung der Wiedereintrittsdynamik und die Erholungsfähigkeit zu testen.

Und von hier

Obwohl die Reichweite geringer war als geplant, weil sich der Atlas-Trägertriebwerksabschnitt nicht abtrennte, wurde die Kapsel im Südatlantik geborgen, nachdem sie die Wiedereintrittshitze von mehr als 10.000 ° F überstanden hatte.

6. Oktober 1959 : USA , frühester Start des ablativen Mk3 RV auf Atlas-D, den ich finden konnte (Mk1 und Mk2 waren Kühlkörper). Mk 3 Mod 1 Forschungs- und Entwicklungsmission für Wiedereintrittsfahrzeuge .

wirklich tolle Antwort, danke!