Würde ein Hitzeschild mit Noppen die Wärmeübertragung beim Wiedereintritt verringern? [geschlossen]

Würde ein großer Keramik-Golfball beim Wiedereintritt weniger Wärme absorbieren als eine Standardkugel?

„Der Unterschied in den Strömungsfeldern um eine glatte Kugel und eine raue oder mit Grübchen versehene Kugel ist oben zu sehen. Da sich die laminare Grenzschicht um die glatte Kugel herum so schnell trennt, erzeugt sie einen sehr großen Nachlauf über die gesamte Rückseite. So groß Nachlauf maximiert den Bereich mit niedrigem Druck und führt daher zu einem maximalen Druckunterschied zwischen Vorder- und Rückseite. Wie wir gesehen haben, erzeugt dieser Unterschied einen großen Luftwiderstand, wie er unterhalb der Übergangs-Reynolds-Zahl zu sehen ist . www.aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0215.shtml ).

Wäre die Verringerung der absorbierten Wärme signifikant genug, um eine größere Nutzlast zu rechtfertigen, indem das Gewicht des Hitzeschilds verringert wird?

Das sieht nach einer guten Frage für Space.SE aus
Es hat bereits durch das gleiche OP. @DecKonroyd, bitte keine Doppelposts.
Sie versuchen, die Physik des laminaren Unterschall-Luftstroms auf Plasma anzuwenden, das beim Wiedereintritt bei Mach 50 angetroffen wird um das glatte aerodynamische Profil des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.Übermäßige örtliche Durchbiegung, wie zum Beispiel eine Delle auf der Oberseite,kann zu starker örtlicher aerodynamischer Erwärmung führen, was zu katastrophalenAusfällen führen kann.

Antworten (2)

Soweit ich weiß, sind große flache Platten der Schlüssel zum Entwerfen guter Wiedereintrittsfahrzeuge oder Abschirmungen, vor allem, weil das Design sicherstellt, dass die Energieübertragung von kinetischer und potentieller Energie des Fahrzeugs auf thermische Energie hauptsächlich beim Erhitzen der um die Form strömenden Luft erfolgt eher als das Handwerk selbst. Es klingt irgendwie kontraintuitiv, aber dadurch wird sichergestellt, dass das Raumfahrzeug so kühl wie möglich bleibt und das geringste Risiko für strukturelle Schäden durch Erwärmung besteht. Daher hat die Reduzierung des Luftwiderstands bei diesen Anwendungen keine oberste Priorität.

Die Reduzierung des Luftwiderstands hat nicht nur keine oberste Priorität. Es ist gerade unerwünscht . Die Sache ist das Aerobraking * - es * braucht einen hohen Luftwiderstand, um von der Orbitgeschwindigkeit von 7,9 km / s auf eine sichere Landung abzubremsen.

Golfbälle werden genoppt, weil die entstehende turbulente Grenzschicht der Kontur des Balls viel besser folgen kann. Turbulente Unterschall-Grenzschichten haben mehr Widerstand als laminare, aber sich schnell trennende Grenzschichten erzeugen einen hohen Druckwiderstand, der den höheren Grenzschichtwiderstand mehr als kompensiert.

Das ist also alles großartig für Unterschall-Golfbälle. Das Wiedereintrittsfahrzeug jedoch:

  • bremst beim Wiedereintritt in die Luft und erfordert tatsächlich Luftwiderstand, um ihn zu verlangsamen;
  • tritt hyperschallartig ein, mit zugehörigen Stoßwellen, die nicht die Absicht haben, sich zurückzufalten oder sich wieder über das hintere Ende der Kugel zu heften.

Wenn das Wiedereintrittsfahrzeug ein Space Shuttle mit flachen Flügeln ist, fliegt es am Ende des Fluges zwar im Unterschallbereich, verwendet aber selbst bei diesem letzten Stück Geschwindigkeitsbremsen und setzt das Fahrwerk so früh wie möglich ein, um langsamer zu werden. Für eine Wiedereintrittskugel scheint es keine Verwendung für Grübchen zu geben: Wir wollen Luftwiderstand.

Der Wiedereintrittspunkt des Fahrzeugs ist, dass es den Luftwiderstand benötigt , weil es langsamer werden muss. Es ist also nicht auf geringeren Luftwiderstand optimiert, sondern nur darauf, die Wärmeübertragung von der Druckluft auf den Körper zu minimieren. Denken Sie auch daran, dass Wirbelgeneratoren (Grübchen) mit Unterschallgeschwindigkeit arbeiten, der Wiedereintritt jedoch mit Überschallgeschwindigkeit erfolgt.
@JanHudec Duh! Danke dafür, habe umgeschrieben und werde mich jetzt ruhig in eine Ecke setzen.
Würde ein Hitzeschild mit Noppen die Wärmeübertragung beim Wiedereintritt verringern? [geschlossen]
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