航天概論課件第六章-資料下載頁
2025-05-14 02:47本頁面
【正文】 度升高時，以輻射形式向周圍散發(fā)大量的熱能 。 向外輻射的熱流 qw與表面溫度 Tw的 4次方成正比。當(dāng)蒙皮溫度升高到一定溫度時，由氣流傳給蒙皮的熱流與蒙皮向外輻射的熱流相等時，蒙皮溫度就不再上升而達(dá)到平衡，這一溫度稱為“平衡溫度”。 防熱效果與加熱時間及積累的總加熱量無關(guān)， 只與最大熱流有關(guān) 。熱流愈高，蒙皮的平衡溫度愈高。 平衡溫度 取決于防熱材料的性能，決定了能否采用輻射式防熱的極限 。根據(jù)目前耐熱金屬材料的性能，輻射防熱適用的最大熱流不超過 460kW/m2。 適用于低熱流密度、長加熱時間的再入飛行器 ，如升力式再入飛行器。 優(yōu)點：表面氣動外形不變，可重復(fù)使用的。 水星號”飛船處于尾流區(qū)熱流不太大的圓錐部分，采用了輻射式防熱。 (3) 燒蝕式防熱 燒蝕式防熱是目前應(yīng)用最廣泛的一種防熱方法，其原理是利用材料的 相變吸熱和質(zhì)量交換 來達(dá)到防熱目的。 在氣動加熱作用下，流向飛行器的熱量一部分被表面輻射，另一部分被材料吸收并向深部傳遞；隨著熱量不斷傳入，溫度逐漸升高，達(dá)到分解、熔化、汽化或升華溫度時， 材料因相變吸收大量熱量 ； 表面相變產(chǎn)物將與附面層內(nèi)的空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一個溫度較低的氣態(tài)層 ，這層氣體 向附面層擴散時還要吸收一部分熱量 ，而且擴散 增大了附面層厚度 ，使附面層的平均溫度降低，從而顯著降低了向表面的熱擴散，有效地減少了流向飛行器的熱量，即所謂的 對流阻塞效應(yīng) 。 燒蝕量的大小取決于加熱量，熱量的增加使燒蝕量增加，而燒蝕量的增加又相應(yīng)地增強了防熱作用。所以 燒蝕式防熱是一個自動調(diào)節(jié)的過程 。 常用的燒蝕材料分為 升華類、熔化類和碳化類 。 升華類材料 靠升華吸熱和氣體產(chǎn)物的對流阻塞效應(yīng)防熱。典型的升華類材料有聚四氟乙烯、石墨等。 熔化類材料 通常是無機纖維增強的酚醛樹脂基復(fù)合材料，受熱后除了樹脂的裂解和碳化外，其中的二氧化硅等成分熔化成液體后滲透過碳層，在表面形成一層粘性液體保護(hù)膜，使附面層氣體無法直接對材料加熱，同時本身蒸發(fā)與流失又吸收和帶走大量的熱量。 碳化類材料 的特點是 低溫?zé)峤猓邷毓ぷ?，材料在較低的溫度下（ 250～ 300℃ ）熱解和相變，吸收部分熱量并在表面形成一層厚厚的以碳為主要成分的碳層，可耐很高的溫度，起有效的輻射散熱作用和高溫隔熱作用。 (4)發(fā)汗式防熱 發(fā)汗式防熱是利用氣體或液體發(fā)汗劑從多孔的結(jié)構(gòu)表面擠出并分解和氣化，或者利用固體發(fā)汗劑在氣動加熱作用下氣化來吸收熱量達(dá)到防熱目的。 作用機理表現(xiàn)在發(fā)汗劑的 吸熱、相變和熱阻塞效應(yīng) 等。其優(yōu)點是能保持結(jié)構(gòu)外形不變，且有良好的抗侵蝕性能和減弱因高溫產(chǎn)生的等離子密度等。 返回著陸場 需要返回地面的航天器包括 返回式衛(wèi)星的回收艙 、載人飛船的返回艙 和 航天飛機的軌道器 。 三種返回航天器對返回著陸的要求由簡單到復(fù)雜各不相同，其中以航天飛機的要求最高，技術(shù)最為復(fù)雜。 回收著陸場區(qū)的地理條件要求： （ 1） 地貌平坦 ， 視野開闊 ， 面積不小于落點理論誤差面積的 3倍； （ 2） 人口稀少 ， 遠(yuǎn)離城市和居民點 ， 無工礦企業(yè)建筑群 、 重要軍事設(shè)施和高壓線； （ 3） 避開大片森林 、 交叉河道和沼澤地段； （ 4） 良好的氣象條件 ， 降雨 、 降雪少 ， 天氣晴朗 、無強風(fēng) 。 回收著陸場的配置： （ 1） 著陸指揮控制中心 。 負(fù)責(zé)指揮組織整個著陸回收工作 。 （ 2） 時統(tǒng)分中心 。 接收時統(tǒng)中心的授時信號 ， 保持與航天測控中心在時間上同步 。 （ 3） 測控通信終端 。 與航天測控中心和測控通信網(wǎng)建立通信鏈路 ， 以便交流各種管理信息和數(shù)據(jù) ， 特別是落點的預(yù)報數(shù)據(jù) 。 （ 4） 脈沖反射雷達(dá) 。 可依靠電磁波反射或返回艙的應(yīng)答工作 ， 用以最終確定返回艙落點的精確位置 。 （ 5） 無線電定向儀 。 用來接收返回艙著陸后發(fā)出的信標(biāo)信號 ， 以確定著陸位置 。 （ 6） 甚高頻通信設(shè)備 。 用于載人飛船返回艙著陸前后與航天員的通信 。 （ 7） 無線電導(dǎo)航臺 。 用于向航天飛機提供相對于導(dǎo)航臺的方位和距離 。 （ 8） 微波著陸系統(tǒng) 。 與航天飛機上著陸系統(tǒng)結(jié)合 ，協(xié)助航天員正確著陸 ， 或者靠飛行儀表盲目著陸 。 （ 9） 氣象觀察站 。 及時提供回收區(qū)或著陸場的天氣預(yù)報信息 ， 判斷是否具備降落的氣象條件 。
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