должно обеспечить торможение аппарата в атмосфере планеты до не-
обходимой скорости. К настоящему времени для осесимметричных
форм лобовой части СА, как правило, используются сфера, сегмент
и затупленный по сфере конус. Особенно часто выбирают сегмент и
конус, так как они позволяют задавать коэффициент
c
x
в широком диа-
пазоне значений за счет соответствующих геометрических параметров
лобовой части СА [1]. Другим определяющим критерием является те-
пловой поток к поверхности аппарата [5]. При скоростях, меньших
10 км/с, когда температура газа в ударном слое не превышает 12000 K,
основным способом теплопередачи в ударном слое для равновесного
воздуха является конвективный тепловой поток [6]. Максимальное его
значение достигается в критической точке, и оно находится в обратной
зависимости от радиуса кривизны обтекаемого тела. Эти два критерия
являются одними из основных при выборе аэродинамической формы
СА.
На рис. 3 приведены результаты расчета изменения некоторых фи-
зических параметров вдоль траектории спуска аппарата сегменталь-
ной формы (см. рис. 1, радиус сегмента
R
c
= 1
,
5
D
, радиус закругле-
ния кромки
r
0
= 0
,
05
D
,
D
— диаметр миделевого сечения СА) в ат-
мосфере Земли; символом
α
i
обозначена массовая концентрация ком-
понентов газовой смеси. Моменту времени
t
= 5
c траектории спуска
СА соответствует высота 80 км (
p
∞
= 1
Па,
T
∞
= 198
K) и скорость
аппарата
V
∞
= 8
,
01
км/с. Весь сверхзвуковой участок торможения за-
нимает интервал в 30 с. Аэродинамический нагрев СА прекращается
при
t
>
20
с, достигая максимума
q
L
= 1
,
7
МВт/м
2
в момент
t
= 14
с.
Нелинейное изменение коэффициента лобового сопротивления
c
x
обу-
словлено влиянием химических реакций. Уменьшение
c
x
начинается
после десятой секунды спуска, когда происходит интенсивная реком-
бинация азота N
2
в ударном слое, чему способствует возрастание да-
вления
p
. Следующее заметное снижение
c
x
вызвано резким увели-
чением процесса рекомбинации кислорода O
2
. С момента времени
Рис. 3. Результаты расчета при скорости спуска СА
V
∞
= 8
,
01
км/с
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 4 47
