Как работает металлическая ТЗП?

[RadioactiveRainbow]

Сабж.
Очень модная среди фоннатов многоразовой техники фича.

А как сабж устроен и по какому принципу работает? Что за материалы? Какие у них теплофизические свойства? И т.д. и т.п.

[duke]

Сабж.
Очень модная среди фоннатов многоразовой техники фича.

А как сабж устроен и по какому принципу работает? Что за материалы? Какие у них теплофизические свойства? И т.д. и т.п.

Металлическое - это то, что не греется больше чем до 800-1000C, оно без ТЗП должно быть(иначе фтопку).
А теплозащита она керамическая, желательно многослойная Работает теплоизолятором

[mihalchuk]

Интересная задачка. Думаю, решение найти можно, хотя и непонятно - зачем? Интересно, что придумали другие.

[hcube]

Да так же как керамическая работает. Идея ТЗП в разнесении несущих свойств и теплостойкости по разным объектам. В металлическом ТЗП корабль покрыт 'чешуями' жаропрочной стали, размещенными некотором расстоянии от несущей конструкции, к примеру - топливного бака. При этом сталь греется до 1300К,  а бак из-за отсутствия теплопередачи и экранировки от излучения - до 400К. При этом, в отличии от плиток, металлическая теплозащита довольно плохо повреждается механически, и может ходить несколько полетов без переборки.

[Bell]

Очень модная среди фоннатов многоразовой техники фича.

В охумору однозначно

Вентиляторы вечно всякой фигнёй мучаются
А вообще этой фиче уж 50 лет в обед. Помню довольно серьезную книжку середины 60-х про пилотируемые корабли - там про металлическую ТЗП целая большая глава была, со схемами, графиками, сравнениями вариантов типа ниобия, титана и т.п., всякие слоеные пороги.

[RadioactiveRainbow]

Да так же как керамическая работает. Идея ТЗП в разнесении несущих свойств и теплостойкости по разным объектам. В металлическом ТЗП корабль покрыт 'чешуями' жаропрочной стали, размещенными некотором расстоянии от несущей конструкции, к примеру - топливного бака. При этом сталь греется до 1300К,  а бак из-за отсутствия теплопередачи и экранировки от излучения - до 400К. При этом, в отличии от плиток, металлическая теплозащита довольно плохо повреждается механически, и может ходить несколько полетов без переборки.

Вопрос в том, накапливает ли металлическая ТЗП тепло? В идеале, конечно, иметь материал с околонулевыми значениями теплопроводности и теплоемкости, чтобы и экранировать и не накапливать...

Потому что ведь плюсы мателлической ТЗП (помимо невыкрашиваемости) могут быть только двух видов: либо меньшая массовая доля, либо отказ от немедленного послеполетного обслуживания. А лучше и то и другое. Все остальное - нах не надо.

Вот мне и интересно - какие эксплуатационные преимущества металлической ТЗП?

[Ber]

Посмотрел пэдээф по Skylon, интересный проект теплозащиты. Корпус из углепластика двойной как у подводной лодки. Внешний корпус покрыт слоем керамической защиты усиленной тем же углепластиком.

Преимущества налицо, углеволокно выдерживает гораздо большие температуры чем алюминий, поэтому нагреваться внешний корпус может до значительной температуры, следовательно сама защиты может быть тоньше, а усиленная углеволокном, будет значительно надежнее плиток того же Шатла. Понравилось.

[Дмитрий Виницкий]

Невыкрашиваемость - в смысле, покрасить нельзя?

Крылатый аппарат из циркония сделать можно. Но придется все равно экипаж и прочее керамикой внутри изолировать
Или сверху на плитку класть???    

[RadioactiveRainbow]

Что будет происходить с накопленным в ТЗП теплом после посадки?
Естественной конвекции со стороны атмосферы хватит, чтобы вытянуть всю теплоту из ТЗП? Теплота из ТЗП, уходя в корпус, в силовой набор - не нарушит допустимый температурный диапазон?

Вот что интересно.
Да, можно из угле-чего-угодно сделать супер-пупер-мега-гига-маза-фака-ТЗП, у которого тока один недостаток будет - это ТЗП за счет накопленного за время торможения тепла просто расплавит нахрен корабель прямо на ВПП.

[Дмитрий Виницкий]

Ераплан будет уменьшаться в размерах

А шатл после остановки подключается к охладительной машине с циркуляцией хладагента внутри планера и на него дуют голливудскими вентиляторами

[RadioactiveRainbow]

За Шаттл я это прекрасно знаю )
Мне интересно - решает ли металлическая ТЗП эту проблему

[Дмитрий Виницкий]

Никак не решает. Ибо смысл ТЗП - теплоизоляция
То есть обшивка, передающая внуть один в один температуру поверхности по определению ей, теплоизоляцией, являться не может.

[RadioactiveRainbow]

Хехехе )
Игра в терминологию?

Теплоизоляция считается теплоизоляцией, если может обеспечить требуемое температурное состояние защищаемого объяета при заданных внешних условиях в течение заданного времени.

Теплоизоляция шаттла таковой является?
В течение времени до посадки+запас времени защиту планера без дополнительных средств она обеспечивает. А без спецсредств в течение определенного времени после посадки - уже нет.

[Ark]

А если сочетать керамическую теплозащиту с хорошим проводником тепла (металлом).
У шаттла конус нагревается до 1600С и в тоже время есть участки до 400С. Если проводником выравнивать температуры.

[duke]

А если сочетать керамическую теплозащиту с хорошим проводником тепла (металлом).
У шаттла конус нагревается до 1600С и в тоже время есть участки до 400С. Если проводником выравнивать температуры.

Скажу кратко. Это бред
При чём полный. И идея, и реализация, и смысл(цель)

[Evgeniy]

Никак не решает. Ибо смысл ТЗП - теплоизоляция
То есть обшивка, передающая внуть один в один температуру поверхности по определению ей, теплоизоляцией, являться не может.

Вы забыли при прослойку между металлической ТЗП и конструкцией. Эта прослойка и является по сути теплозащитой. А металл само собой прогревается сравнительно быстро (и отдает тепло так же в течение малого времени).
Вопрос только в том, что будет в прослойке. Я видел варанты создания вакуумных полостей. Но как вы сами понимаете эти полости не очень надежны. В случае прогара - дыра будет сквозной и ее развитие будет очень быстрым. В принципе, возможно делать теплозащиту не герметичной с открытыми каналами с небольшой циркуляцией воздушного потока за счет перепада давления в различных точках ЛА, прогоняя воздух из тепловых для тепловых потоков областей. Воздух является сравнительно плохим проводником тепла и потому держит неплохие температуры. Получается сравнительно легкая теплозащита, хотя и с более низким пределом температуры.
В общем смысл достаточно прост - создание немудреного теплового экрана. Если у кого-то есть сомнения по-поводу адекватности такой схемы, то могу сообщить, что она уже много лет с большим успехом применяется в области авиадвигателестроении. Если точнее, то в форсажных камерах сгорания. Если взглянуть скажем на РД-33 (двигатель от МиГ-29) со стороны сопла, то можно заметить, что корпус камеры защищен экраном с многочисленными отверстиями. Экран применяется в данном случае для решения двух задач:
1. предотвращение появления режима вибрационного горения
2. тепловая защита корпуса как за счет сдерживания собственно материалом экрана, так и за счет протекающего между корпусом ФКС и экраном потока воздуха.
При этом в самой ФКС, как вы понимаете температуры близки к стехиометрическим (~2000...2200К).

[Ark]

смысл(цель)

Смысл снизить температуру конуса. И использовать более дешёвые материалы с теплонагрузкой около 1000С.

[KrMolot]

После основной ТЗП можно расположить еще одну:
Вот такую, к примеру.
( )

[Ber]

А если сочетать керамическую теплозащиту с хорошим проводником тепла (металлом).
У шаттла конус нагревается до 1600С и в тоже время есть участки до 400С. Если проводником выравнивать температуры.

Скажу кратко. Это бред
При чём полный. И идея, и реализация, и смысл(цель)

   Ну почему же бред. Нагрев поверхности определяется балансом между, выделяемым, в месте нагрева теплом и теплом от этого места отводимым. С ростом температуры, количество отводимого тепла растет за счет излучения, теплопереноса, испарения. Сейчас мы имеем два основных способа охлаждения, это абляция (Союз) и излучение (Шаттл). Почему бы не представить себе системы с интенсивным теплопереносом  и излучением тепла всей поверхностью  КА, а не только нагреваемой частью.
    Есть так называемый эффект тепловой трубки, когда при испарении хладагента внутри трубки происходит интенсивный перенос тепла по ее длине. На при остывании хладагента он конденсируется и стекает к месту нагрева.  Скорость и масштаб теплопереноса огромны, нельзя сравнить ни с каким проводником тепла, разница в порядки.
    Представим себе двухслойный  корпус КА, например из углеволокна, толщина внешней керамической защиты (а может и металлической ТЗП) такова, чтобы после некоторого нагрева,  начал плавиться  а затем испарятся некий хладагент (скорее всего металл) размещенный в специальных каналах внутри внешнего корпуса.  Проблема в том, чтобы температура кипения хладагента была высока и замерзания низка, чтобы излучение тепла другими частями корпуса было достаточно велико, и в тоже время хладагент не замерз. Масса хладагент может быть очень незначительной, так как в газовой фазе он будет занимать очень большой объем. 5-10% объема каналов в жидкой фазе вполне достаточно.  
    Бред конечно, но в качестве идеи вполне, я думаю.

[Evgeniy]

А если сочетать керамическую теплозащиту с хорошим проводником тепла (металлом).
У шаттла конус нагревается до 1600С и в тоже время есть участки до 400С. Если проводником выравнивать температуры.

Скажу кратко. Это бред
При чём полный. И идея, и реализация, и смысл(цель)

   Ну почему же бред. Нагрев поверхности определяется балансом между, выделяемым, в месте нагрева теплом и теплом от этого места отводимым. С ростом температуры, количество отводимого тепла растет за счет излучения, теплопереноса, испарения. Сейчас мы имеем два основных способа охлаждения, это абляция (Союз) и излучение (Шаттл). Почему бы не представить себе системы с интенсивным теплопереносом  и излучением тепла всей поверхностью  КА, а не только нагреваемой частью.
    Есть так называемый эффект тепловой трубки, когда при испарении хладагента внутри трубки происходит интенсивный перенос тепла по ее длине. На при остывании хладагента он конденсируется и стекает к месту нагрева.  Скорость и масштаб теплопереноса огромны, нельзя сравнить ни с каким проводником тепла, разница в порядки.
    Представим себе двухслойный  корпус КА, например из углеволокна, толщина внешней керамической защиты (а может и металлической ТЗП) такова, чтобы после некоторого нагрева,  начал плавиться  а затем испарятся некий хладагент (скорее всего металл) размещенный в специальных каналах внутри внешнего корпуса.  Проблема в том, чтобы температура кипения хладагента была высока и замерзания низка, чтобы излучение тепла другими частями корпуса было достаточно велико, и в тоже время хладагент не замерз. Масса хладагент может быть очень незначительной, так как в газовой фазе он будет занимать очень большой объем. 5-10% объема каналов в жидкой фазе вполне достаточно.  
    Бред конечно, но в качестве идеи вполне, я думаю.

Это еще что. Я думаю что известен такой проект как АЯКС. Так там вообще предлагается не защищать корпус от воздействия температуры, а пропускать тепло внутрь аппарата и аккумулировать тепло на разложене компонентов эндотермического топлива и т.д. и т.п. Тоже бред конечно, но идея