Колекція помилок: що входить в атмосферу космічний корабель нагрівається від тертя об повітря

Є ось такі розхожі думки, які, з одного боку, і не цілком далекі від істини, але з іншого - невірно відображають суть явища. Так, при входженні в щільні шари атмосфери обшивка космічного корабля починає нагріватися, та так, що якби не було термоізоляції, вона неминуче зруйнувалася б. Як часто руйнуються, наприклад, не долетівши до поверхні Землі метеорні тіла. І, зрозуміло, головна причина нагрівання - зустріч мчить на надзвуковий швидкості об'єкта з досить щільної газовим середовищем. При цьому навіть в науково-популярній літературі доводиться зустрічати твердження про те, що вся справа в терті об повітря. А ось це вже неправда.

Тертя об повітря, звичайно, відбувається, і при цьому виділяється певна кількість тепла, проте розпалює обшивку апарата, що спускається і змушує палати і вибухати летять до землі боліди інший фізичний процес, званий аеродинамічним нагрівом.

Входження в щільні шари в інтерпретації художника Як відомо, попереду рухомого в газі з надзвуковою швидкістю тіла формується ударна хвиля - тонка перехідна область, в якій відбувається різке, стрибкоподібне збільшення щільності, тиску і швидкості речовини. Природно, при підвищенні тиску газу він нагрівається - різке збільшення тиску призводить до швидкого підвищення температури. Другим фактором - це і є власне аеродинамічний нагрів - стає гальмування молекул газу в тонкому шарі, що прилягає безпосередньо до поверхні об'єкта, що рухається - енергія хаотичного руху молекул зростає, і температура знову зростає. А вже гарячий газ нагріває і саме мчаться на сверхзвуке тіло, причому тепло переноситься як за допомогою теплопровідності, так і за допомогою випромінювання. Правда випромінювання молекул газу починає відігравати помітну роль при дуже високих швидкостях, наприклад, на 2-й космічної.

Шаттл c зонами нагріву З проблемою аеродинамічного нагріву доводиться стикатися не тільки конструкторам космічних кораблів, а й розробникам надзвукових літальних апаратів - тих, що ніколи не залишають атмосферу.

Concorde Відомо, що конструктори перших в світі надзвукових пасажирських літаків - Concorde і Ту-144 - були змушені відмовитися від ідеї змусити свої літаки літати зі швидкістю 3 Маха (довелося задовольнятися «скромними» 2,3). Причина - аеродинамічний нагрів. При такій швидкості він розпалював би обшивки лайнерів до таких температур, які могли вже позначитися на міцності алюмінієвих конструкцій. Замінювати ж алюміній на титан або спеціальну сталь (як у військових проектах) було неможливо з економічних міркувань. До речі, про те, як вирішували проблему аеродинамічного нагріву конструктори знаменитого радянського висотного перехоплювача МіГ-25, можна прочитати в статті «Є тільки МіГ. Мисливець за привидами МіГ-25 ».

Попереднє оману