Προκαταρκτικός υπολογισμός της επιφάνειας θέρμανσης του ακροφυσίου.
Q σε \u003d V σε * (i σε // - i σε /) * τ \u003d 232231.443 * (2160-111,3) * 0,7 \u003d 333,04 * 10 6 kJ / κύκλος.
Μέση λογαριθμική διαφορά θερμοκρασίας ανά κύκλο.
Ταχύτητα προϊόντων καύσης (καπνός) =2,1 m/s. Τότε η ταχύτητα του αέρα υπό κανονικές συνθήκες:
6.538 m/s
Μέσες θερμοκρασίες αέρα και καπνού για την περίοδο.
935 o C
680 o C
Η μέση θερμοκρασία της κορυφής του ακροφυσίου στις περιόδους καπνού και αέρα
Μέση θερμοκρασία κορυφής ανά κύκλο
Η μέση θερμοκρασία του πυθμένα του ακροφυσίου στις περιόδους καπνού και αέρα:
Μέση θερμοκρασία στο κάτω μέρος του ακροφυσίου ανά κύκλο
Καθορίζουμε την τιμή των συντελεστών μεταφοράς θερμότητας για το πάνω και το κάτω μέρος του ακροφυσίου. Για το ακροφύσιο του αποδεκτού τύπου σε τιμή 2240
Η πραγματική ταχύτητα καπνού καθορίζεται από τον τύπο W d \u003d W έως * (1 + βt d). Η πραγματική ταχύτητα αέρα σε θερμοκρασία t in και πίεση αέρα p σε \u003d 0,355 MN / m 2 (απόλυτη) προσδιορίζεται από τον τύπο
Όπου 0,1013-MN / m 2 - πίεση υπό κανονικές συνθήκες.
Η τιμή του κινηματικού ιξώδους ν και ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ για τα προϊόντα καύσης επιλέγονται από τους πίνακες. Ταυτόχρονα, λαμβάνουμε υπόψη ότι η τιμή του λ εξαρτάται πολύ λίγο από την πίεση και σε πίεση 0,355 MN/m 2, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι τιμές του λ σε πίεση 0,1013 MN/m 2. Το κινηματικό ιξώδες των αερίων είναι αντιστρόφως ανάλογο της πίεσης· διαιρούμε αυτήν την τιμή του ν σε πίεση 0,1013 MN / m 2 με την αναλογία.
Αποτελεσματικό μήκος δοκού για ακροφύσιο μπλοκ
= 0,0284 μ
Για αυτό το ακροφύσιο m 2 / m 3; ν \u003d 0,7 m 3 / m 3; m 2 / m 2.
Οι υπολογισμοί συνοψίζονται στον πίνακα 3.1
Πίνακας 3.1 - Προσδιορισμός των συντελεστών μεταφοράς θερμότητας για το πάνω και το κάτω μέρος του ακροφυσίου.
| Όνομα, τιμή και μονάδες μετρήσεων | Τύπος υπολογισμού | Εκτίμηση | Εκλεπτυσμένος υπολογισμός | ||||
| μπλουζα | κάτω μέρος | μπλουζα | Κάτω μέρος | ||||
| καπνός | αέρας | καπνός | αέρας | αέρας | αέρας | ||
| Μέσες θερμοκρασίες αέρα και καπνού για την περίοδο 0 C | Σύμφωνα με το κείμενο | 1277,5 | 592,5 | 1026,7 | 355,56 | ||
| Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας προϊόντων καύσης και αέρα l 10 2 W / (mgrad) | Σύμφωνα με το κείμενο | 13,405 | 8,101 | 7,444 | 5,15 | 8,18 | 5,19 |
| Κινηματικό ιξώδες προϊόντων καύσης και αέρα g 10 6 m 2 / s | παράρτημα | 236,5 | 52,6 | 92,079 | 18,12 | 53,19 | 18,28 |
| Προσδιορισμός διαμέτρου καναλιού d, m | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | |
| Πραγματική ταχύτητα καπνού και αέρα W m/s | Σύμφωνα με το κείμενο | 11,927 | 8,768 | 6,65 | 4,257 | 8,712 | 4,213 |
| Σχετικά με | |||||||
| Αρ | Σύμφωνα με το κείμενο | 12,425 | 32,334 | 16,576 | 42,549 | 31,88 | 41,91 |
| Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας συναγωγής a έως W / m 2 * deg | 53,73 | 84,5 | 39,804 | 70,69 | 84,15 | 70,226 | |
| 0,027 | - | 0,045 | - | - | - | ||
| 1,005 | - | 1,055 | - | - | - | ||
| Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας ακτινοβολίας a p W / m 2 * deg | 13,56 | - | 5,042 | - | - | - | |
| a W / m 2 * deg | 67,29 | 84,5 | 44,846 | 70,69 | 84,15 | 70,226 |
Η θερμοχωρητικότητα και η θερμική αγωγιμότητα των ακροφυσίων l από τούβλα υπολογίζονται με τους τύπους:
C, kJ / (kg * deg) l , W / (m deg)
Ντίνας 0,875+38,5*10 -5 *t 1,58+38,4*10 -5 t
Fireclay 0,869 + 41,9 * 10 -5 * t 1,04 + 15,1 * 10 -5 t
Το ισοδύναμο μισό πάχος ενός τούβλου καθορίζεται από τον τύπο
mm
Πίνακας 3.2 - Φυσικές ποσότητες του υλικού και ο συντελεστής συσσώρευσης θερμότητας για το άνω και κάτω μισό του ακροφυσίου αναγέννησης
| Όνομα μεγεθών | Τύπος υπολογισμού | Εκτίμηση | Εκλεπτυσμένος υπολογισμός | |||
| μπλουζα | κάτω μέρος | μπλουζα | Κάτω μέρος | |||
| dinas | πυρίμαχο | dinas | πυρίμαχο | |||
| Μέση θερμοκρασία, 0 C | Σύμφωνα με το κείμενο | 1143,75 | 471,25 | 1152,1 | 474,03 | |
| Χύδην πυκνότητα, r kg / m 3 | Σύμφωνα με το κείμενο | |||||
| Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας l W/(mgrad) | Σύμφωνα με το κείμενο | 2,019 | 1,111 | 2,022 | 1,111 | |
| Θερμοχωρητικότητα С, kJ/(kg*deg) | Σύμφωνα με το κείμενο | 1,315 | 1,066 | 1,318 | 1,067 | |
| Θερμική διάχυση a, m 2 / ώρα | 0,0027 | 0,0018 | 0,0027 | 0,0018 | ||
| F 0 S | 21,704 | 14,59 | 21,68 | 14,58 | ||
| Συντελεστής συσσώρευσης θερμότητας h έως |  | 0,942 | 0,916 | 0,942 | 0,916 | |
Όπως είναι προφανές από τον πίνακα, η τιμή του h σε >, δηλαδή τα τούβλα χρησιμοποιούνται θερμικά για όλο το πάχος τους. Αντίστοιχα, με τα παραπάνω που συντάχθηκαν, δεχόμαστε την τιμή του συντελεστή θερμικής υστέρησης για το πάνω μέρος του ακροφυσίου x=2,3, για το κάτω x=5,1.
Στη συνέχεια, ο συνολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας υπολογίζεται από τον τύπο:
για την κορυφή του ακροφυσίου
58,025 kJ / (m 2 κύκλος * deg)
για το κάτω μέρος του ακροφυσίου
60,454 kJ / (m 2 κύκλος * deg)
Μέσος όρος για το ακροφύσιο συνολικά
59,239 kJ / (m 2 κύκλος * deg)
Θερμαντική επιφάνεια ακροφυσίου
22093,13 m2
Όγκος ακροφυσίου
= 579,87 m 3
Η περιοχή του οριζόντιου τμήματος του ακροφυσίου στο διάφανο
\u003d 9,866 m 2
Θυμάμαι
- Ποιο όργανο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του αέρα; Ποια είδη περιστροφής της Γης γνωρίζετε; Γιατί συμβαίνει ο κύκλος της ημέρας και της νύχτας στη Γη;
Πώς θερμαίνεται η επιφάνεια της γης και η ατμόσφαιρα;Ο ήλιος εκπέμπει τεράστια ποσότητα ενέργειας. Ωστόσο, η ατμόσφαιρα μεταδίδει μόνο τις μισές ακτίνες του ήλιου στην επιφάνεια της γης. Κάποια από αυτά αντανακλώνται, άλλα απορροφώνται από σύννεφα, αέρια και σωματίδια σκόνης (Εικ. 83).
Ρύζι. 83. Κατανάλωση ηλιακής ενέργειας που έρχεται στη Γη
Όταν οι ακτίνες του ήλιου περνούν, η ατμόσφαιρα από αυτές σχεδόν δεν θερμαίνεται. Καθώς η επιφάνεια της γης θερμαίνεται, γίνεται η ίδια πηγή θερμότητας. Από αυτό θερμαίνεται ο ατμοσφαιρικός αέρας. Επομένως, ο αέρας στην τροπόσφαιρα είναι θερμότερος κοντά στην επιφάνεια της γης παρά σε υψόμετρο. Όταν ανεβαίνετε, κάθε χιλιόμετρο η θερμοκρασία του αέρα πέφτει κατά 6 "C. Ψηλά στα βουνά, λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας, το συσσωρευμένο χιόνι δεν λιώνει ούτε το καλοκαίρι. Η θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα αλλάζει όχι μόνο με το ύψος, αλλά και κατά τη διάρκεια ορισμένες χρονικές περιόδους: ημέρες, χρόνια.
Διαφορές στη θέρμανση του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους.Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι ακτίνες του ήλιου φωτίζουν η επιφάνεια της γηςκαι το ζεσταίνεις, ζεσταίνει τον αέρα. Τη νύχτα, η ροή της ηλιακής ενέργειας σταματά και η επιφάνεια, μαζί με τον αέρα, σταδιακά ψύχεται.
Ο ήλιος είναι ψηλότερα πάνω από τον ορίζοντα το μεσημέρι. Αυτή είναι η στιγμή που έρχεται η περισσότερη ηλιακή ενέργεια. Ωστόσο, η υψηλότερη θερμοκρασία παρατηρείται μετά από 2-3 ώρες μετά το μεσημέρι, αφού χρειάζεται χρόνος για να μεταφερθεί θερμότητα από την επιφάνεια της Γης στην τροπόσφαιρα. Η χαμηλότερη θερμοκρασία είναι πριν την ανατολή του ηλίου.
Η θερμοκρασία του αέρα αλλάζει επίσης με τις εποχές. Γνωρίζετε ήδη ότι η Γη κινείται γύρω από τον Ήλιο σε τροχιά και άξονα της γηςμόνιμα κεκλιμένα προς το επίπεδο της τροχιάς. Εξαιτίας αυτού, κατά τη διάρκεια του έτους στην ίδια περιοχή, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια με διαφορετικούς τρόπους.
Όταν η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων είναι πιο απότομη, η επιφάνεια λαμβάνει περισσότερη ηλιακή ενέργεια, η θερμοκρασία του αέρα αυξάνεται και έρχεται το καλοκαίρι (Εικ. 84).
Ρύζι. 84. Η πτώση των ακτίνων του ήλιου στην επιφάνεια της γης το μεσημέρι της 22ας Ιουνίου και της 22ας Δεκεμβρίου
Όταν οι ακτίνες του ήλιου έχουν μεγαλύτερη κλίση, η επιφάνεια θερμαίνεται ελαφρώς. Η θερμοκρασία του αέρα αυτή τη στιγμή πέφτει και έρχεται ο χειμώνας. Πλέον ζεστός μήναςστο βόρειο ημισφαίριο - Ιούλιος, και το πιο κρύο - Ιανουάριος. Στο νότιο ημισφαίριο, αντίθετα: τα περισσότερα κρύος μήναςέτος - Ιούλιος, και το θερμότερο - Ιανουάριος.
Από το σχήμα, προσδιορίστε πώς διαφέρει η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου στις 22 Ιουνίου και στις 22 Δεκεμβρίου σε παράλληλους 23,5 ° Β. SH. και εσυ. SH.; στους παραλληλους των 66,5° Β. SH. και εσυ. SH.
Σκεφτείτε γιατί οι θερμότεροι και πιο κρύοι μήνες δεν είναι ο Ιούνιος και ο Δεκέμβριος, όταν οι ακτίνες του ήλιου έχουν τις μεγαλύτερες και μικρότερες γωνίες πρόσπτωσης στην επιφάνεια της γης.
Ρύζι. 85. Μέσες ετήσιες θερμοκρασίες αέρα της Γης
Δείκτες μεταβολών θερμοκρασίας.Για τον προσδιορισμό των γενικών προτύπων μεταβολών της θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται ένας δείκτης των μέσων θερμοκρασιών: μέση ημερήσια, μέση μηνιαία, μέση ετήσια (Εικ. 85). Για παράδειγμα, για τον υπολογισμό της μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της ημέρας, η θερμοκρασία μετράται πολλές φορές, αυτοί οι δείκτες αθροίζονται και η προκύπτουσα ποσότητα διαιρείται με τον αριθμό των μετρήσεων.
Καθορίζω:
- μέση ημερήσια θερμοκρασία σύμφωνα με τέσσερις μετρήσεις την ημέρα: -8°C, -4°C, +3°C, +1°C;
- η μέση ετήσια θερμοκρασία της Μόσχας χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του πίνακα.
Πίνακας 4
Προσδιορίζοντας τη μεταβολή της θερμοκρασίας, συνήθως σημειώστε τα υψηλότερα και τα χαμηλότερα ποσοστά της.
Η διαφορά μεταξύ της υψηλότερης και της χαμηλότερης ένδειξης ονομάζεται εύρος θερμοκρασίας.
Το πλάτος μπορεί να προσδιοριστεί για μια ημέρα (ημερήσιο πλάτος), μήνα, έτος. Για παράδειγμα, εάν υψηλότερη θερμοκρασίαανά ημέρα είναι + 20 ° C, και το μικρότερο - + 8 ° C, τότε το ημερήσιο πλάτος θα είναι 12 ° C (Εικ. 86).
Ρύζι. 86. Ημερήσια περιοχή θερμοκρασίας
Προσδιορίστε πόσους βαθμούς το ετήσιο πλάτος στο Κρασνογιάρσκ είναι μεγαλύτερο από ό,τι στην Αγία Πετρούπολη, εάν η μέση θερμοκρασία τον Ιούλιο στο Κρασνογιάρσκ είναι +19°С και τον Ιανουάριο είναι -17°С. στην Αγία Πετρούπολη +18°C και -8°C αντίστοιχα.
Στους χάρτες, η κατανομή των μέσων θερμοκρασιών αντικατοπτρίζεται με χρήση ισοθερμικών.
Οι ισόθερμες είναι γραμμές που συνδέουν σημεία με τα ίδια μέση θερμοκρασίααέρα για ορισμένο χρονικό διάστημα.
Συνήθως εμφανίζουν ισόθερμες από τους θερμότερους και ψυχρότερους μήνες του έτους, δηλαδή τον Ιούλιο και τον Ιανουάριο.
Ερωτήσεις και εργασίες
- Πώς θερμαίνεται ο αέρας στην ατμόσφαιρα;
- Πώς αλλάζει η θερμοκρασία του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας;
- Τι καθορίζει τη διαφορά στη θέρμανση της επιφάνειας της Γης κατά τη διάρκεια του έτους;
Η έρευνα που διεξήχθη στις αρχές της δεκαετίας 1940-1950 κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη μιας σειράς αεροδυναμικών και τεχνολογικών λύσεων που διασφαλίζουν την ασφαλή υπέρβαση του ηχητικού φράγματος ακόμη και από αεροσκάφη παραγωγής. Τότε φάνηκε ότι η κατάκτηση του ηχητικού φράγματος δημιουργεί απεριόριστες δυνατότητες για περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας πτήσης. Μέσα σε λίγα μόλις χρόνια, πετάχτηκαν περίπου 30 τύποι υπερηχητικών αεροσκαφών, εκ των οποίων σημαντικός αριθμός τέθηκε σε σειριακή παραγωγή.
Η ποικιλία των λύσεων που χρησιμοποιούνται οδήγησε στο γεγονός ότι πολλά από τα προβλήματα που σχετίζονται με την πτήση με υψηλές υπερηχητικές ταχύτητες έχουν μελετηθεί και λυθεί εκτενώς. Ωστόσο, παρουσιάστηκαν νέα προβλήματα, πολύ πιο σύνθετα από το ηχητικό φράγμα. Προκαλούνται από τη θέρμανση της δομής. αεροσκάφοςόταν πετούν με μεγάλη ταχύτητα σε πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας. Αυτό το νέο εμπόδιο ονομαζόταν κάποτε θερμικό φράγμα. Σε αντίθεση με το φράγμα ήχου, το νέο φράγμα δεν μπορεί να χαρακτηριστεί από μια σταθερά παρόμοια με την ταχύτητα του ήχου, καθώς εξαρτάται τόσο από τις παραμέτρους πτήσης (ταχύτητα και ύψος) όσο και από τον σχεδιασμό του πλαισίου του αεροσκάφους (κατασκευαστικές λύσεις και υλικά που χρησιμοποιούνται) και από τον εξοπλισμό του αεροσκάφους (κλιματισμός, συστήματα ψύξης κ.λπ.) Π.). Έτσι, η έννοια του "θερμικού φραγμού" περιλαμβάνει όχι μόνο το πρόβλημα της επικίνδυνης θέρμανσης της κατασκευής, αλλά και θέματα όπως η μεταφορά θερμότητας, οι ιδιότητες αντοχής των υλικών, οι αρχές σχεδιασμού, ο κλιματισμός κ.λπ.
Η θέρμανση του αεροσκάφους κατά την πτήση συμβαίνει κυρίως για δύο λόγους: από την αεροδυναμική πέδηση της ροής του αέρα και από την απελευθέρωση θερμότητας του συστήματος πρόωσης. Και τα δύο αυτά φαινόμενα αποτελούν τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ του μέσου (αέρας, καυσαέρια) και ενός εξορθολογισμένου στερεού σώματος (αεροσκάφος, κινητήρας). Το δεύτερο φαινόμενο είναι χαρακτηριστικό για όλα τα αεροσκάφη και σχετίζεται με την αύξηση της θερμοκρασίας των δομικών στοιχείων του κινητήρα που λαμβάνουν θερμότητα από τον αέρα που συμπιέζεται στον συμπιεστή, καθώς και από προϊόντα καύσης στο θάλαμο και τον σωλήνα εξάτμισης. Όταν πετάτε με υψηλές ταχύτητες, η εσωτερική θέρμανση του αεροσκάφους συμβαίνει επίσης από τον αέρα που επιβραδύνει στο κανάλι αέρα μπροστά από τον συμπιεστή. Όταν πετάτε με χαμηλές ταχύτητες, ο αέρας που διέρχεται από τον κινητήρα έχει σχετικά χαμηλή θερμοκρασία, με αποτέλεσμα να μην συμβαίνει επικίνδυνη θέρμανση των δομικών στοιχείων του πλαισίου του αεροσκάφους. Σε υψηλές ταχύτητες πτήσης, η θέρμανση της δομής του πλαισίου του αεροσκάφους από θερμά στοιχεία κινητήρα περιορίζεται από πρόσθετη ψύξη με αέρα χαμηλής θερμοκρασίας. Συνήθως, χρησιμοποιείται αέρας που αφαιρείται από την εισαγωγή αέρα χρησιμοποιώντας έναν οδηγό που χωρίζει το οριακό στρώμα, καθώς και αέρας που συλλαμβάνεται από την ατμόσφαιρα χρησιμοποιώντας πρόσθετες εισαγωγές που βρίσκονται στην επιφάνεια της ατράκτου του κινητήρα. Σε κινητήρες δύο κυκλωμάτων, ο αέρας από το εξωτερικό (κρύο) κύκλωμα χρησιμοποιείται επίσης για ψύξη.
Έτσι, το επίπεδο του θερμικού φραγμού για τα υπερηχητικά αεροσκάφη καθορίζεται από την εξωτερική αεροδυναμική θέρμανση. Η ένταση της θέρμανσης της επιφάνειας που ρέει γύρω από τη ροή αέρα εξαρτάται από την ταχύτητα πτήσης. Σε χαμηλές ταχύτητες, αυτή η θέρμανση είναι τόσο ασήμαντη που η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να αγνοηθεί. Σε υψηλή ταχύτητα, η ροή του αέρα έχει υψηλή κινητική ενέργεια και επομένως η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να είναι σημαντική. Αυτό ισχύει και για τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του αεροσκάφους, καθώς η ροή υψηλής ταχύτητας, στάσιμη στην εισαγωγή αέρα και συμπιεσμένη στον συμπιεστή του κινητήρα, γίνεται τόσο υψηλή που δεν μπορεί να αφαιρέσει τη θερμότητα από τα ζεστά μέρη του κινητήρα.
Η αύξηση της θερμοκρασίας του δέρματος του αεροσκάφους ως αποτέλεσμα της αεροδυναμικής θέρμανσης προκαλείται από το ιξώδες του αέρα που ρέει γύρω από το αεροσκάφος, καθώς και από τη συμπίεσή του στις μετωπικές επιφάνειες. Λόγω της απώλειας ταχύτητας από τα σωματίδια αέρα στο οριακό στρώμα ως αποτέλεσμα της ιξώδους τριβής, η θερμοκρασία ολόκληρης της βελτιωμένης επιφάνειας του αεροσκάφους αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα της συμπίεσης του αέρα, η θερμοκρασία αυξάνεται, ωστόσο, μόνο τοπικά (κυρίως η μύτη της ατράκτου, το παρμπρίζ του πιλοτηρίου και ιδιαίτερα οι μπροστινές άκρες του φτερού και του φτερώματος), αλλά πιο συχνά φτάνει σε τιμές που είναι μη ασφαλές για τη δομή. Σε αυτή την περίπτωση, σε ορισμένα σημεία υπάρχει σχεδόν άμεση σύγκρουση της ροής του αέρα με την επιφάνεια και πλήρες δυναμικό φρενάρισμα. Σύμφωνα με την αρχή της διατήρησης της ενέργειας, όλη η κινητική ενέργεια της ροής μετατρέπεται σε ενέργεια θερμότητας και πίεσης. Η αντίστοιχη αύξηση της θερμοκρασίας είναι ευθέως ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας ροής πριν από το φρενάρισμα (ή, χωρίς άνεμο, στο τετράγωνο της ταχύτητας του αεροσκάφους) και αντιστρόφως ανάλογη με το ύψος πτήσης.
Θεωρητικά, εάν η ροή γύρω είναι σταθερή, ο καιρός είναι ήρεμος και χωρίς σύννεφα και δεν υπάρχει μεταφορά θερμότητας από ακτινοβολία, τότε η θερμότητα δεν διεισδύει στη δομή και η θερμοκρασία του δέρματος είναι κοντά στη λεγόμενη θερμοκρασία αδιαβατικής στασιμότητας. Η εξάρτησή του από τον αριθμό Mach (ταχύτητα και ύψος πτήσης) δίνεται στον Πίνακα. 4.
Υπό πραγματικές συνθήκες, η αύξηση της θερμοκρασίας του δέρματος του αεροσκάφους από την αεροδυναμική θέρμανση, δηλαδή η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας στασιμότητας και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, αποδεικνύεται κάπως μικρότερη λόγω της ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον (μέσω ακτινοβολίας). γειτονικά δομικά στοιχεία κ.λπ. Επιπλέον, η πλήρης επιβράδυνση της ροής συμβαίνει μόνο στα λεγόμενα κρίσιμα σημεία που βρίσκονται στα προεξέχοντα μέρη του αεροσκάφους και η εισροή θερμότητας στο δέρμα εξαρτάται επίσης από τη φύση του οριακού στρώματος αέρα (είναι πιο έντονο για ένα τυρβώδες οριακό στρώμα). Σημαντική μείωση της θερμοκρασίας εμφανίζεται επίσης όταν πετάμε μέσα από σύννεφα, ειδικά όταν περιέχουν υπερψυγμένες σταγόνες νερού και κρυστάλλους πάγου. Για τέτοιες συνθήκες πτήσης, θεωρείται ότι η μείωση της θερμοκρασίας του δέρματος στο κρίσιμο σημείο σε σύγκριση με τη θεωρητική θερμοκρασία στασιμότητας μπορεί να φτάσει ακόμη και το 20-40%.
Πίνακας 4. Εξάρτηση της θερμοκρασίας του δέρματος από τον αριθμό Mach
Ωστόσο, η συνολική θέρμανση του αεροσκάφους κατά την πτήση σε υπερηχητικές ταχύτητες (ειδικά σε χαμηλό ύψος) είναι μερικές φορές τόσο υψηλή που η αύξηση της θερμοκρασίας των επιμέρους στοιχείων του πλαισίου και του εξοπλισμού οδηγεί είτε στην καταστροφή τους, είτε, τουλάχιστον, στην πρέπει να αλλάξετε τη λειτουργία πτήσης. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μελετών του αεροσκάφους XB-70A σε πτήσεις σε υψόμετρα άνω των 21.000 m με ταχύτητα M = 3, η θερμοκρασία των μπροστινών άκρων της εισαγωγής αέρα και των μπροστινών άκρων της πτέρυγας ήταν 580-605 K , και το υπόλοιπο δέρμα ήταν 470-500 Κ. Συνέπειες της αύξησης της θερμοκρασίας των δομικών στοιχείων του αεροσκάφους Τέτοιες υψηλές τιμές μπορούν να εκτιμηθούν πλήρως αν λάβουμε υπόψη το γεγονός ότι ήδη σε θερμοκρασίες περίπου 370 Κ, το οργανικό γυαλί, που χρησιμοποιείται ευρέως για τζάμια καμπινών, μαλακώνει, βράζει το καύσιμο και η συνηθισμένη κόλλα χάνει τη δύναμή της. Στους 400 K, η αντοχή του duralumin μειώνεται σημαντικά, στους 500 K, συμβαίνει η χημική αποσύνθεση του ρευστού εργασίας στο υδραυλικό σύστημα και η καταστροφή των σφραγίδων, στους 800 K, τα κράματα τιτανίου χάνουν τις απαραίτητες μηχανικές ιδιότητες, σε θερμοκρασίες άνω των 900 Το Κ, το αλουμίνιο και το μαγνήσιο λιώνουν και ο χάλυβας μαλακώνει. Η αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί επίσης στην καταστροφή επιστρώσεων, εκ των οποίων η ανοδίωση και η επιχρωμίωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν έως τους 570 Κ, η επινικελίωση έως τους 650 Κ και η επάργυρη έως τους 720 Κ.
Μετά την εμφάνιση αυτού του νέου εμποδίου στην αύξηση της ταχύτητας πτήσης, άρχισε η έρευνα για την εξάλειψη ή τον μετριασμό των συνεπειών του. Οι τρόποι προστασίας του αεροσκάφους από τις επιπτώσεις της αεροδυναμικής θέρμανσης καθορίζονται από παράγοντες που εμποδίζουν την άνοδο της θερμοκρασίας. Εκτός από το ύψος πτήσης και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, ο βαθμός θέρμανσης του αεροσκάφους επηρεάζεται σημαντικά από:
είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού επένδυσης.
- το μέγεθος της επιφάνειας (ειδικά της μετωπικής) του αεροσκάφους· -ώρα πτήσης.
Από αυτό προκύπτει ότι οι απλούστεροι τρόποι μείωσης της θέρμανσης της δομής είναι η αύξηση του ύψους πτήσης και ο περιορισμός της διάρκειάς του στο ελάχιστο. Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν στα πρώτα υπερηχητικά αεροσκάφη (ειδικά στα πειραματικά). Λόγω της σχετικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και θερμικής ικανότητας των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή δομικών στοιχείων του αεροσκάφους υπό θερμική καταπόνηση, από τη στιγμή που το αεροσκάφος φτάσει σε υψηλή ταχύτητα μέχρι τη στιγμή που τα επιμέρους δομικά στοιχεία θερμαίνονται στη θερμοκρασία σχεδιασμού του κρίσιμο σημείο, συνήθως παίρνει πολύ χρόνο. μεγάλη ώρα. Σε πτήσεις που διαρκούν αρκετά λεπτά (ακόμα και σε χαμηλά υψόμετρα), δεν επιτυγχάνονται καταστροφικές θερμοκρασίες. Η πτήση σε μεγάλα υψόμετρα πραγματοποιείται υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας (περίπου 250 K) και χαμηλής πυκνότητας αέρα. Ως αποτέλεσμα, η ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από τη ροή στις επιφάνειες του αεροσκάφους είναι μικρή και η ανταλλαγή θερμότητας διαρκεί περισσότερο, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη σοβαρότητα του προβλήματος. Παρόμοιο αποτέλεσμα προκύπτει με τον περιορισμό της ταχύτητας του αεροσκάφους σε χαμηλά ύψη. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μιας πτήσης πάνω από το έδαφος με ταχύτητα 1600 km/h, η αντοχή του duralumin μειώνεται μόνο κατά 2%, και η αύξηση της ταχύτητας στα 2400 km/h οδηγεί σε μείωση της αντοχής του έως και 75% σε σύγκριση με την αρχική τιμή.
Ρύζι. 1.14. Κατανομή θερμοκρασίας στον αεραγωγό και στον κινητήρα του αεροσκάφους Concord κατά την πτήση με M = 2,2 (α) και τη θερμοκρασία του δέρματος του αεροσκάφους XB-70A κατά τη διάρκεια πτήσης με σταθερή ταχύτητα 3200 km/h (b).
Ωστόσο, η ανάγκη διασφάλισης ασφαλών συνθηκών λειτουργίας σε όλο το φάσμα των χρησιμοποιούμενων ταχυτήτων και των υψών πτήσης αναγκάζει τους σχεδιαστές να αναζητήσουν τις κατάλληλες τεχνικά μέσα. Δεδομένου ότι η θέρμανση των δομικών στοιχείων του αεροσκάφους προκαλεί μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών, την εμφάνιση θερμικών τάσεων στη δομή, καθώς και την επιδείνωση των συνθηκών εργασίας του πληρώματος και του εξοπλισμού, τέτοια τεχνικά μέσα που χρησιμοποιούνται στην τρέχουσα πρακτική μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες. Περιλαμβάνουν αντίστοιχα τη χρήση 1) θερμοανθεκτικών υλικών, 2) σχεδιαστικών λύσεων που παρέχουν την απαραίτητη θερμομόνωση και επιτρεπόμενη παραμόρφωση εξαρτημάτων, καθώς και 3) συστήματα ψύξης για το πιλοτήριο και τα διαμερίσματα εξοπλισμού.
Σε αεροσκάφη με μέγιστη ταχύτητα M = 2,0-1-2,2, χρησιμοποιούνται ευρέως κράματα αλουμινίου (duralumin), τα οποία χαρακτηρίζονται από σχετικά υψηλή αντοχή, χαμηλή πυκνότητα και διατήρηση ιδιοτήτων αντοχής με ελαφρά αύξηση της θερμοκρασίας. Τα σκληρόσυρμα συνήθως συμπληρώνονται με κράματα χάλυβα ή τιτανίου, από τα οποία κατασκευάζονται τα μέρη του σκελετού του αεροσκάφους που υπόκεινται στα μεγαλύτερα μηχανικά ή θερμικά φορτία. Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιήθηκαν ήδη στο πρώτο μισό της δεκαετίας του '50, αρχικά σε πολύ μικρή κλίμακα (τώρα οι λεπτομέρειες από αυτά μπορούν να είναι έως και 30% του βάρους του πλαισίου του αεροσκάφους). Σε πειραματικά αεροσκάφη με M ~ 3, καθίσταται απαραίτητη η χρήση ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων χάλυβα ως κύριο δομικό υλικό. Τέτοιοι χάλυβες διατηρούν καλές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες είναι τυπικές για πτήσεις με υπερηχητικές ταχύτητες, αλλά τα μειονεκτήματά τους είναι το υψηλό κόστος και η υψηλή πυκνότητα. Αυτές οι ελλείψεις κατά μια έννοια περιορίζουν την ανάπτυξη αεροσκαφών υψηλής ταχύτητας, επομένως ερευνώνται και άλλα υλικά.
Στη δεκαετία του 1970 έγιναν τα πρώτα πειράματα για τη χρήση βηρυλλίου στην κατασκευή αεροσκαφών, καθώς και σύνθετων υλικών με βάση το βόριο ή τις ίνες άνθρακα. Αυτά τα υλικά εξακολουθούν να έχουν υψηλό κόστος, αλλά ταυτόχρονα χαρακτηρίζονται από χαμηλή πυκνότητα, υψηλή αντοχή και ακαμψία, καθώς και σημαντική αντοχή στη θερμότητα. Παραδείγματα ειδικών εφαρμογών αυτών των υλικών στην κατασκευή του πλαισίου του αεροσκάφους δίνονται στις περιγραφές μεμονωμένων αεροσκαφών.
Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει σημαντικά την απόδοση μιας θερμαινόμενης δομής αεροσκάφους είναι η επίδραση των λεγόμενων θερμικών τάσεων. Προκύπτουν ως αποτέλεσμα διαφορών θερμοκρασίας μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής επιφάνειας των στοιχείων, και ιδιαίτερα μεταξύ του δέρματος και των εσωτερικών δομικών στοιχείων του αεροσκάφους. Η επιφανειακή θέρμανση του πλαισίου του αεροσκάφους οδηγεί σε παραμόρφωση των στοιχείων του. Για παράδειγμα, η παραμόρφωση του δέρματος των φτερών μπορεί να συμβεί με τέτοιο τρόπο που θα οδηγήσει σε αλλαγή στα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά. Ως εκ τούτου, πολλά αεροσκάφη χρησιμοποιούν συγκολλημένο (μερικές φορές κολλημένο) πολυστρωματικό δέρμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από υψηλή ακαμψία και καλές μονωτικές ιδιότητες ή χρησιμοποιούνται εσωτερικά δομικά στοιχεία με κατάλληλους αρμούς διαστολής (για παράδειγμα, στα αεροσκάφη F-105, κατασκευάζονται τα τοιχώματα από κυματοειδές φύλλο). Πειράματα είναι επίσης γνωστά για την ψύξη της πτέρυγας με καύσιμο (για παράδειγμα, στο αεροσκάφος X-15) που ρέει κάτω από το δέρμα στο δρόμο από τη δεξαμενή προς τα ακροφύσια του θαλάμου καύσης. Ωστόσο, σε υψηλές θερμοκρασίες, το καύσιμο συνήθως υφίσταται οπτανθρακοποίηση, επομένως τέτοια πειράματα μπορούν να θεωρηθούν ανεπιτυχή.
Επί του παρόντος, διερευνώνται διάφορες μέθοδοι, μεταξύ των οποίων είναι η εφαρμογή μονωτικής στρώσης πυρίμαχων υλικών με ψεκασμό πλάσματος. Άλλες μέθοδοι που θεωρούνται πολλά υποσχόμενες δεν έχουν βρει εφαρμογή. Μεταξύ άλλων, προτάθηκε η χρήση ενός «προστατευτικού στρώματος» που δημιουργείται με εμφύσηση αερίου στο δέρμα, «ιδρώνοντας» ψύξη με παροχή υγρού με υψηλή θερμοκρασία εξάτμισης στην επιφάνεια μέσω του πορώδους δέρματος, καθώς και ψύξη που δημιουργείται από την τήξη και συμπαρασύροντας μέρος του δέρματος (αφαιρετικά υλικά).
Ένα αρκετά συγκεκριμένο και ταυτόχρονα πολύ σημαντικό καθήκον είναι η διατήρηση της κατάλληλης θερμοκρασίας στο πιλοτήριο και στους χώρους εξοπλισμού (ιδιαίτερα του ηλεκτρονικού), καθώς και της θερμοκρασίας του καυσίμου και των υδραυλικών συστημάτων. Προς το παρόν, αυτό το πρόβλημα επιλύεται με τη χρήση συστημάτων κλιματισμού, ψύξης και ψύξης υψηλής απόδοσης, αποτελεσματικής θερμομόνωσης, χρήσης υδραυλικών υγρών με υψηλή θερμοκρασία εξάτμισης κ.λπ.
Τα προβλήματα που σχετίζονται με το θερμικό φράγμα πρέπει να αντιμετωπιστούν διεξοδικά. Οποιαδήποτε πρόοδος σε αυτόν τον τομέα αίρει το εμπόδιο αυτού του τύπουαεροσκάφος προς την κατεύθυνση υψηλότερης ταχύτητας πτήσης, χωρίς να το αποκλείουμε ως τέτοιο. Ωστόσο, η επιθυμία για ακόμα μεγαλύτερες ταχύτητες οδηγεί στη δημιουργία ακόμη περισσότερων πολύπλοκες δομέςκαι εξοπλισμός που απαιτεί τη χρήση υλικών υψηλότερης ποιότητας. Αυτό έχει αισθητή επίδραση στο βάρος, την τιμή αγοράς και το κόστος λειτουργίας και συντήρησης του αεροσκάφους.
Από το τραπέζι. 2 από αυτά τα μαχητικά αεροσκάφη δείχνουν ότι στις περισσότερες περιπτώσεις η μέγιστη ταχύτητα των 2200-2600 km / h θεωρήθηκε λογική. Μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις πιστεύεται ότι η ταχύτητα του αεροσκάφους θα πρέπει να υπερβαίνει το M ~ 3. Τα αεροσκάφη ικανά να αναπτύξουν τέτοιες ταχύτητες περιλαμβάνουν τις πειραματικές μηχανές Kh-2, KhV-70A και T. 188, το αναγνωριστικό SR-71 και το E -266 αεροσκάφη.
1* Ψύξη είναι η αναγκαστική μεταφορά θερμότητας από μια ψυχρή πηγή σε ένα περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας με τεχνητή αντίθεση στη φυσική κατεύθυνση της κίνησης της θερμότητας (από ένα ζεστό σώμα σε ένα κρύο όταν λαμβάνει χώρα η διαδικασία ψύξης). Το πιο απλό ψυγείο είναι ένα οικιακό ψυγείο.
Όλες οι διαδικασίες ζωής στη Γη προκαλούνται από τη θερμική ενέργεια. Η κύρια πηγή από την οποία λαμβάνει η Γη θερμική ενέργεια είναι ο Ήλιος. Εκπέμπει ενέργεια με τη μορφή διαφόρων ακτίνων - Ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ονομάζεται η ακτινοβολία του Ήλιου με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που διαδίδονται με ταχύτητα 300.000 km / s, η οποία αποτελείται από ακτίνες διαφόρων μηκών που μεταφέρουν φως και θερμότητα στη Γη.
Η ακτινοβολία μπορεί να είναι άμεση ή διάχυτη. Αν δεν υπήρχε ατμόσφαιρα, η επιφάνεια της γης θα δεχόταν μόνο άμεση ακτινοβολία. Επομένως, η ακτινοβολία που προέρχεται απευθείας από τον Ήλιο με τη μορφή του άμεσου ηλιακού φωτός και με έναν ουρανό χωρίς σύννεφα ονομάζεται άμεση. Αυτή κουβαλάει ο μεγαλύτερος αριθμόςζεστασιά και φως. Όμως, περνώντας από την ατμόσφαιρα, οι ακτίνες του ήλιου διασκορπίζονται μερικώς, αποκλίνουν από την άμεση διαδρομή ως αποτέλεσμα της ανάκλασης από μόρια αέρα, σταγονίδια νερού, σωματίδια σκόνης και μετατρέπονται σε ακτίνες που πηγαίνουν προς όλες τις κατευθύνσεις. Μια τέτοια ακτινοβολία ονομάζεται διάχυτη. Επομένως, είναι επίσης ελαφρύ σε εκείνα τα μέρη όπου το άμεσο ηλιακό φως (άμεση ακτινοβολία) δεν διεισδύει (δάσος, σκιερή πλευρά βράχων, βουνά, κτίρια κ.λπ.). Η διάσπαρτη ακτινοβολία καθορίζει επίσης το χρώμα του ουρανού. Όλη η ηλιακή ακτινοβολία που έρχεται στην επιφάνεια της γης, δηλ. άμεσο και διάσπαρτο, που ονομάζεται σύνολο. Η επιφάνεια της γης, απορροφώντας την ηλιακή ακτινοβολία, θερμαίνεται και η ίδια γίνεται πηγή ακτινοβολίας θερμότητας στην ατμόσφαιρα. Ονομάζεται επίγεια ακτινοβολία ή επίγεια ακτινοβολία και καθυστερεί σε μεγάλο βαθμό από τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Η ηλιακή ακτινοβολία που απορροφάται από την επιφάνεια της γης δαπανάται για τη θέρμανση του νερού, του εδάφους, του αέρα, της εξάτμισης και της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Γήινο, όχι καθοριστικό καθεστώς θερμοκρασίαςτροπόσφαιρα, δηλ. οι ακτίνες του ήλιου που περνούν από τα πάντα δεν το θερμαίνουν. Η μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας λαμβάνεται και θερμαίνεται στις υψηλότερες θερμοκρασίες από τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, ακριβώς δίπλα στην πηγή θερμότητας - την επιφάνεια της γης. Καθώς απομακρύνεστε από την επιφάνεια της γης, η θέρμανση εξασθενεί. Αυτός είναι ο λόγος που στην τροπόσφαιρα, με ύψος, μειώνεται κατά μέσο όρο 0,6 ° C για κάθε 100 μέτρα ανάβασης. Αυτό είναι γενικό μοτίβογια την τροπόσφαιρα. Υπάρχουν φορές που τα υπερκείμενα στρώματα αέρα είναι πιο ζεστά από τα υποκείμενα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αναστροφή θερμοκρασίας.
Η θέρμανση της επιφάνειας της γης διαφέρει σημαντικά όχι μόνο σε ύψος. Η ποσότητα της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται άμεσα από τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου.Όσο πιο κοντά είναι αυτή η τιμή στις 90°, τόσο περισσότερη ηλιακή ενέργεια λαμβάνει η επιφάνεια της γης.
Με τη σειρά του, η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου σε ένα ορισμένο σημείο της επιφάνειας της γης καθορίζεται από το γεωγραφικό πλάτος της. Η ισχύς της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται από το μήκος της διαδρομής που διανύουν οι ακτίνες του ήλιου στην ατμόσφαιρα. Όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ του (κοντά στον ισημερινό), οι ακτίνες του πέφτουν κάθετα στην επιφάνεια της γης, δηλ. ξεπερνούν την ατμόσφαιρα με τον συντομότερο τρόπο (στους 90 °) και δίνουν εντατικά την ενέργειά τους σε μια μικρή περιοχή. Καθώς απομακρύνεστε από την ισημερινή ζώνη προς τα νότια ή τα βόρεια, το μήκος της διαδρομής των ακτίνων του ήλιου αυξάνεται, δηλ. η γωνία πρόσπτωσης τους στην επιφάνεια της γης μειώνεται. Όλο και περισσότερο, οι ακτίνες αρχίζουν να γλιστρούν κατά μήκος της Γης, όπως ήταν, και πλησιάζουν την εφαπτομένη στην περιοχή των πόλων. Σε αυτή την περίπτωση, η ίδια δέσμη ενέργειας διασκορπίζεται σε μεγαλύτερη περιοχή και η ποσότητα της ανακλώμενης ενέργειας αυξάνεται. Έτσι, όπου οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια της γης υπό γωνία 90 °, είναι συνεχώς ψηλά, και καθώς κινούνται προς τους πόλους, γίνεται προοδευτικά πιο κρύο. Είναι στους πόλους, όπου οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν υπό γωνία 180 ° (δηλαδή, εφαπτομενικά), υπάρχει η μικρότερη ποσότητα θερμότητας.
Μια τέτοια άνιση κατανομή της θερμότητας στη Γη, ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, καθιστά δυνατή τη διάκριση πέντε θερμικών ζωνών: μία θερμή, δύο και δύο ψυχρές.
Οι συνθήκες για τη θέρμανση του νερού και της γης από την ηλιακή ακτινοβολία είναι πολύ διαφορετικές. Η θερμοχωρητικότητα του νερού είναι διπλάσια από αυτή της ξηράς. Αυτό σημαίνει ότι με την ίδια ποσότητα θερμότητας, η γη θερμαίνεται δύο φορές πιο γρήγορα από το νερό και όταν κρυώσει συμβαίνει το αντίθετο. Επιπλέον, το νερό εξατμίζεται όταν θερμαίνεται, το οποίο καταναλώνει σημαντική ποσότητα θερμότητας. Στην ξηρά, η θερμότητα συγκεντρώνεται μόνο στο ανώτερο στρώμα της, μόνο ένα μικρό μέρος της μεταφέρεται στο βάθος. Στο νερό, οι ακτίνες θερμαίνουν αμέσως ένα σημαντικό πάχος, το οποίο διευκολύνεται και από την κατακόρυφη ανάμειξη του νερού. Ως αποτέλεσμα, το νερό συσσωρεύει θερμότητα πολύ περισσότερο από τη γη, τη διατηρεί περισσότερο και την ξοδεύει πιο ομοιόμορφα από τη γη. Θερμαίνεται πιο αργά και κρυώνει πιο αργά.
Η επιφάνεια του εδάφους δεν είναι ομοιόμορφη. Η θέρμανση του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από φυσικές ιδιότητεςεδάφη και, πάγος, έκθεση (η γωνία κλίσης των χερσαίων περιοχών σε σχέση με τις προσπίπτουσες ακτίνες του ήλιου) πλαγιές. Τα χαρακτηριστικά της υποκείμενης επιφάνειας καθορίζουν τη διαφορετική φύση της αλλαγής της θερμοκρασίας του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας στην ξηρά παρατηρούνται λίγο πριν την ανατολή του ηλίου (καμία εισροή ηλιακής ακτινοβολίας και ισχυρή επίγεια ακτινοβολία τη νύχτα). Το υψηλότερο - το απόγευμα (14-15 ώρες). Κατά τη διάρκεια του έτους στο βόρειο ημισφαίριο, τα περισσότερα υψηλές θερμοκρασίεςαέρα στην ξηρά παρατηρούνται τον Ιούλιο, και το χαμηλότερο - τον Ιανουάριο. Πάνω από την επιφάνεια του νερού, η ημερήσια μέγιστη θερμοκρασία αέρα μετατοπίζεται και παρατηρείται στις 15-16 ώρες και η ελάχιστη είναι 2-3 ώρες μετά την ανατολή του ηλίου. Το ετήσιο μέγιστο (στο βόρειο ημισφαίριο) είναι τον Αύγουστο και το ελάχιστο είναι τον Φεβρουάριο.
Αεροδυναμική θέρμανση θέρμανση σωμάτων που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα στον αέρα ή σε άλλο αέριο. A. n. - το αποτέλεσμα του γεγονότος ότι τα μόρια του αέρα που προσπίπτουν στο σώμα επιβραδύνονται κοντά στο σώμα. Εάν η πτήση γίνεται με την υπερηχητική ταχύτητα των καλλιεργειών, το φρενάρισμα συμβαίνει κυρίως στο κρουστικό κύμα (Βλ. κρουστικό κύμα) ,
εμφανίζεται μπροστά από το σώμα. Περαιτέρω επιβράδυνση των μορίων του αέρα συμβαίνει απευθείας στην ίδια την επιφάνεια του σώματος, μέσα
οριακό στρώμα (Βλ. οριακό στρώμα). Όταν τα μόρια του αέρα επιβραδύνονται, η θερμική τους ενέργεια αυξάνεται, δηλ. αυξάνεται η θερμοκρασία του αερίου κοντά στην επιφάνεια του κινούμενου σώματος, η μέγιστη θερμοκρασία στην οποία μπορεί να θερμανθεί το αέριο κοντά στο κινούμενο σώμα είναι κοντά στη λεγόμενη . θερμοκρασία φρεναρίσματος: Τ 0 = Τ n + v 2 /2c p ,
που T n -θερμοκρασία εισερχόμενου αέρα, v-ταχύτητα πτήσης σώματος cpείναι η ειδική θερμοχωρητικότητα του αερίου σε σταθερή πίεση. Έτσι, για παράδειγμα, όταν πετάτε ένα υπερηχητικό αεροσκάφος με τρεις φορές την ταχύτητα του ήχου (περίπου 1 km/sec) η θερμοκρασία στασιμότητας είναι περίπου 400°C, και όταν το διαστημόπλοιο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης με την 1η κοσμική ταχύτητα (8,1 km/s) η θερμοκρασία στασιμότητας φτάνει τους 8000 °C. Εάν στην πρώτη περίπτωση, κατά τη διάρκεια μιας αρκετά μεγάλης πτήσης, η θερμοκρασία του δέρματος του αεροσκάφους φτάσει σε τιμές κοντά στη θερμοκρασία στασιμότητας, τότε στη δεύτερη περίπτωση, η επιφάνεια του διαστημικού σκάφους θα αρχίσει αναπόφευκτα να καταρρέει λόγω της αδυναμίας του υλικά για να αντέχουν τόσο υψηλές θερμοκρασίες. Η θερμότητα μεταφέρεται από περιοχές ενός αερίου με αυξημένη θερμοκρασία σε ένα κινούμενο σώμα και εμφανίζεται αεροδυναμική θέρμανση. Υπάρχουν δύο μορφές A. n. - συναγωγή και ακτινοβολία. Η συναγωγική θέρμανση είναι συνέπεια της μεταφοράς θερμότητας από το εξωτερικό, «καυτό» τμήμα του οριακού στρώματος στην επιφάνεια του σώματος. Ποσοτικά, η συναγωγική ροή θερμότητας προσδιορίζεται από την αναλογία q k = α(Τ ε -Τ w), που T e -θερμοκρασία ισορροπίας (η οριακή θερμοκρασία στην οποία θα μπορούσε να θερμανθεί η επιφάνεια του σώματος εάν δεν υπήρχε αφαίρεση ενέργειας), Τ w - πραγματική θερμοκρασία επιφάνειας, ένα- συντελεστής μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή, ανάλογα με την ταχύτητα και το ύψος της πτήσης, το σχήμα και το μέγεθος του σώματος, καθώς και άλλους παράγοντες. Η θερμοκρασία ισορροπίας είναι κοντά στη θερμοκρασία στασιμότητας. Τύπος εξάρτησης συντελεστή ένααπό τις παραμέτρους που παρατίθενται καθορίζεται από το καθεστώς ροής στο οριακό στρώμα (στρωτό ή τυρβώδες). Στην περίπτωση της τυρβώδους ροής, η θέρμανση με συναγωγή γίνεται πιο έντονη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, εκτός από τη μοριακή θερμική αγωγιμότητα, οι τυρβώδεις διακυμάνσεις της ταχύτητας στο οριακό στρώμα αρχίζουν να παίζουν σημαντικό ρόλο στη μεταφορά ενέργειας. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα πτήσης, η θερμοκρασία του αέρα πίσω από το κρουστικό κύμα και στο οριακό στρώμα αυξάνεται, με αποτέλεσμα τη διάσταση και τον ιονισμό.
μόρια. Τα προκύπτοντα άτομα, ιόντα και ηλεκτρόνια διαχέονται σε μια ψυχρότερη περιοχή - στην επιφάνεια του σώματος. Υπάρχει μια αντίδραση πίσω (ανασυνδυασμός) ,
πηγαίνοντας με την απελευθέρωση θερμότητας. Αυτό συνεισφέρει επιπρόσθετα στο συναγωγικό A. n. Μόλις φτάσει την ταχύτητα πτήσης περίπου 5000 Κυρίαη θερμοκρασία πίσω από το κρουστικό κύμα φτάνει σε τιμές στις οποίες το αέριο αρχίζει να ακτινοβολεί. Λόγω της ακτινοβολούμενης μεταφοράς ενέργειας από περιοχές με αυξημένη θερμοκρασία στην επιφάνεια του σώματος, εμφανίζεται θέρμανση με ακτινοβολία. Σε αυτή την περίπτωση, η ακτινοβολία στις ορατές και υπεριώδεις περιοχές του φάσματος παίζει τον μεγαλύτερο ρόλο. Όταν πετάτε στην ατμόσφαιρα της Γης με ταχύτητες κάτω από την πρώτη διαστημική ταχύτητα (8.1 km/s) Η θέρμανση με ακτινοβολία είναι μικρή σε σύγκριση με τη θέρμανση με συναγωγή. Στη δεύτερη διαστημική ταχύτητα (11.2 km/s)
οι τιμές τους πλησιάζουν και σε ταχύτητες πτήσης 13-15 km/sκαι υψηλότερα, που αντιστοιχεί στην επιστροφή στη Γη μετά από πτήσεις σε άλλους πλανήτες, η κύρια συμβολή είναι η θέρμανση με ακτινοβολία.
Ιδιαίτερα σημαντικός ρόλος του A. n. παίζει όταν τα διαστημόπλοια επιστρέφουν στην ατμόσφαιρα της Γης (για παράδειγμα, Vostok, Voskhod, Soyuz). Για την καταπολέμηση του A. n. Τα διαστημόπλοια είναι εξοπλισμένα με ειδικά συστήματα θερμικής προστασίας (βλ. Θερμική προστασία). Φωτ.:Βασικές αρχές της μεταφοράς θερμότητας στην αεροπορία και την τεχνολογία πυραύλων, Μ., 1960; Dorrens W. Kh., Hypersonic flows of viscous gas, μετάφρ. from English, Μ., 1966; Zeldovich Ya. B., Raiser Yu. P., Physics of shock waves and high-temperature hydrodynamic phenomena, 2nd ed., M., 1966. N. A. Anfimov.
Μεγάλο σοβιετική εγκυκλοπαίδεια. - Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. 1969-1978 .
Δείτε τι είναι η "Αεροδυναμική θέρμανση" σε άλλα λεξικά:
Θέρμανση σωμάτων που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα στον αέρα ή σε άλλο αέριο. A. n. το αποτέλεσμα του γεγονότος ότι τα μόρια του αέρα που προσπίπτουν στο σώμα επιβραδύνονται κοντά στο σώμα. Αν η πτήση γίνεται με υπερηχητικό. ταχύτητα, το φρενάρισμα συμβαίνει κυρίως σε κραδασμούς ... ... Φυσική Εγκυκλοπαίδεια
Θέρμανση σώματος που κινείται με μεγάλη ταχύτητα στον αέρα (αέριο). Παρατηρείται αισθητή αεροδυναμική θέρμανση όταν το σώμα κινείται με υπερηχητική ταχύτητα (για παράδειγμα, όταν οι κεφαλές διηπειρωτικών βαλλιστικούς πυραύλους) EdwART. ... ... Θαλάσσιο Λεξικό
αεροδυναμική θέρμανση- Θέρμανση της επιφάνειας ενός σώματος εξορθολογισμένου με αέριο, που κινείται σε αέριο μέσο με υψηλή ταχύτητα παρουσία συναγωγής και παρουσία υπερηχητικές ταχύτητεςκαι ανταλλαγή θερμότητας ακτινοβολίας με το αέριο μέσο στο οριακό ή κρουστικό στρώμα. [GOST 26883…… Εγχειρίδιο Τεχνικού Μεταφραστή
Αύξηση της θερμοκρασίας ενός σώματος που κινείται με μεγάλη ταχύτητα σε αέρα ή άλλο αέριο. Η αεροδυναμική θέρμανση είναι το αποτέλεσμα της επιβράδυνσης των μορίων αερίου κοντά στην επιφάνεια του σώματος. Έτσι, όταν ένα διαστημόπλοιο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης με ταχύτητα 7,9 km / s ... ... εγκυκλοπαιδικό λεξικό
αεροδυναμική θέρμανση- aerodinaminis įšilimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūnų, judančių dujose (ore) dideliu greičiu, paviršiaus įšilimas. ατιτικμενύς: αγγλ. αεροδυναμική θέρμανση vok. aerodynamische Aufheizung, f rus. αεροδυναμική θέρμανση, μπλοκ.…… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas- αύξηση της θερμοκρασίας ενός σώματος που κινείται με μεγάλη ταχύτητα σε αέρα ή άλλο αέριο. A. i. το αποτέλεσμα της επιβράδυνσης των μορίων αερίου κοντά στην επιφάνεια του σώματος. Έτσι, στην είσοδο του κοσμικού. συσκευή στην ατμόσφαιρα της Γης με ταχύτητα 7,9 km / s, ο ρυθμός του αέρα στην επιφάνεια pa ... Φυσικές Επιστήμες. εγκυκλοπαιδικό λεξικό
Αεροδυναμική θέρμανση της δομής του πυραύλου- Θέρμανση της επιφάνειας του πυραύλου κατά την κίνησή του σε πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας με μεγάλη ταχύτητα. Ενα. - το αποτέλεσμα του γεγονότος ότι τα μόρια του αέρα που προσπίπτουν σε έναν πύραυλο επιβραδύνονται κοντά στο σώμα του. Σε αυτή την περίπτωση, η μεταφορά της κινητικής ενέργειας συμβαίνει ... ... Εγκυκλοπαίδεια των Στρατηγικών Πυραυλικών Δυνάμεων
Concorde Concorde στο αεροδρόμιο ... Wikipedia
Φόρτωση...