Wie heiß werden eigentlich die Nasenkegel von Verkleidungen beim Aufstieg?

Ich habe mich mit der aerodynamischen Erwärmung von Raketen beschäftigt, und es scheint ein ziemlich kompliziertes Thema zu sein. Es ist relativ einfach, die Stagnationstemperatur bei einer bestimmten Machzahl zu berechnen , und diese ist bei den Geschwindigkeiten nahe der Umlaufbahn, die spät beim Aufstieg beobachtet werden, vorhersehbar hoch.

Wie das Poster dort jedoch betont, bedeutet die Tatsache, dass die Stautemperatur des erwähnten Delta IV aufgrund der dünnen Atmosphäre während dieses Teils des Aufstiegs 6000 Grad Kelvin betragen könnte, nicht, dass die tatsächliche Nutzlastverkleidung des Delta eine Oberflächentemperatur von erreicht 6000 Grad Kelvin - das tut es eindeutig nicht. Außerdem kann ich mir vorstellen, dass der Nasenkonus als eine Art Wärmesenke fungiert, ohne jemals eine stabile Temperatur zu erreichen, da der Aufstieg relativ kurz ist.

Offensichtlich würde eine vollständigere Lösung hier beinhalten, aus dieser Stagnationstemperatur den Wärmefluss in die Verkleidung während des gesamten Fluges zu berechnen, die variierende atmosphärische Dichte und Geschwindigkeit über das Flugprofil zu berücksichtigen und dann die Wärmeübertragung weg von der Verkleidung innerhalb des Fahrzeugs zu modellieren um die Temperatur über der Zeit während des gesamten Fluges zu bestimmen. Ich bin mir jedoch nicht sicher, wie dies tatsächlich durchgeführt werden würde oder welche Werte bekannt sein müssten, um dies zu berechnen.

Ich habe viele Spezifikationen für den zulässigen Wärmefluss auf die Nutzlast nach dem Ausbringen der Verkleidung gefunden ( der Standard scheint 1135 W/m2 zu sein ), aber keine Informationen über die Temperaturen, die die Verkleidung selbst erreicht, bevor sie eingesetzt wird. Gemessen an der Tatsache, dass Verkleidungen normalerweise aus Aluminium oder Kohlefaser zu bestehen scheinen und den Aufstieg problemlos überstehen, kann ich mir nicht vorstellen, dass diese Temperatur besonders hoch ist, aber ich weiß nicht, was diese Temperatur tatsächlich ist.

Daher bezieht sich meine Frage eher auf reale Daten - wie heiß werden echte Verkleidungen tatsächlich? Ich muss mir vorstellen, dass dies gemessen wurde und irgendwo bekannt ist, aber wenn ja, kann ich es nicht finden.

Antworten (1)

Ich habe einige experimentell vorhergesagte (nicht während des Fluges gemessene) Verkleidungstemperaturdiagramme für eine Atlas / Centaur-Mission gefunden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Einzelheiten finden Sie in der Veröffentlichung, aber die Spitzentemperatur der Außenhaut lag bei etwa 600–700 K.

Quelle: Untersuchungen zur aerodynamischen Erwärmung der Nasenverkleidung von Centaur/Surveyor

Also ab 30°C, Außenhaut bei 400°C, Innenhaut bei ca. 100°C? Das ist sogar weniger als ich dachte.