Для начала - общефилософские вопросы не по теме. Для чего канал? Для чего статьи?
Тематика космоса, полетов в космос неизбежно затрагивает, в большей или меньшей степени, межпланетные полеты вообще и полеты на Луну в частности. И уже сложился вполне определенный круг авторов и их читателей, которые пишут и обсуждают эти вопросы. Есть разделение на два лагеря, и каждый из участвующих в этом процессе примыкает к одному из этих лагерей или направлений. Кто то фанатично, кто то умеренно.
Цели, которые преследуют авторы, различные. Попробуем перечислить:
Монетизация. Ну с этим понятно, но я монетизацию не включаю принципиально, скажем так, по внутренним идеологическим соображениям.
Общение с интересными людьми. Наверняка присутствует у всех авторов и читателей и я здесь то же в общем ряду и ничем не выделяюсь.
Пощекотать ЧСВ (чувство собственного величия). Все люди тщеславны. Всем хочется внимания и признания. Но у многих это доходит до такой крайности, что они категорически не признают своих ошибок. Особо много таких среди пишущих комментарии, но и среди авторов каналов то же хватает.
"Воевать с инакомыслящими". Этому в значительно больше подвержены верующие в официальную версию. У них вообще часто открытым текстом звучит, что их канал - для того, что бы переубеждать сомневающихся, бороться с .... И тут идет перечисление неких известных людей. По моим наблюдениям больше всего ненавидят и активнее всего ведут войну против Леонида Коновалова и его канала "Кинооператор рассказывает". Эмоциональная ругань и брызжущие слюни... Во всем этом (интернет войнах) я практически не участвую, но за ошибки критикую и тех и других.
Узнавать новое и тренировать мозги. Это - моя основная цель. Дело в том, что человек так устроен, что любая система организма, находясь в бездействии, атрофируется. В тренировках нуждаются и мышцы и связки, и легкие и сердце, и глаза и мозг. И здесь нельзя "натренировать в запас" а потом уйти на пенсию и ничего не делать. Мозги должны работать всегда. Получать новую информацию, анализировать, на ее основе разрабатывать свое, осуждать, доказывать, признавать неправоту,, если ошибся. Среди моих читателей есть Виктор Лактюхин. В диалоге с другими читателями он упомянул, что ему 76 лет. Я был поражен! Такая острота и гибкость ума, здравость суждений, эрудированность, умение вести корректно разговор - разительный контраст с большой массой читателей, которые значительно моложе...
Вернемся к давлению.
В этой (предыдущей) части я попробовал проанализировать применимость формулы скоростного напора для упрощенного расчета давления торможения или полного давления.
"Ближний" дозвук - до 600 км/ч дает хороший результат, "дальний" дозвук до 1200 км/ч дает удовлетворительный результат. "Ближний" сверхзвук, там где нагрев еще невелик - то же вполне удовлетворительный результат. А вот "дальний" сверхзвук в районе 3М дает уже очень значительное отклонение. Ниже - иллюстрация этого.
Синий график - расчет скоростного напора, красный - табличное значение динамического давления, которое этот скоростной напор создает. До примерно 1000 км/ч графики идут почти слитно, далее расходятся. Это все для высоты в 2 км и плотности воздуха 1 кг/м3. На уровне моря плотность 1,2 кг/м3 и все величины больше примерно на 20%.
Ограничение скорости в таблице динамических давлений величиной в 4000 км/ч объясняется тем, что до этих скоростей температура торможения не превышает температуры диссоциации молекул газов, входящих в состав воздуха. Дальнейшее увеличение скорости и скоростного напора, который есть мера кинетической энергии потока газов, приведет к затратам части этой энергии на диссоциацию молекул и поменяется закономерность изменения динамического давления.
К практике от вышеизложенной теории. Скоростной напор, имеющийся на срезе сопла реактивного двигателя, взаимодействуя с поверхностью, создаст давление на поверхности, бОльшее, нежели скоростной напор ввиду сверхзвукового течения этой струи. Как минимум в одной точке, находящейся на поверхности непосредственно по оси двигателя, где нет растекания потока в стороны. На скорости потока в 1 км/с это увеличение в 1,6 раза. На скорости 3 км/с - пока не знаю, буду разбираться дальше. Предположительно в 2 раза.
В предыдущей статье я сказал:
"Для правильного понимания физических процессов всегда нужно знать хотя бы порядок обсуждаемых величин (точные значения в пять знаков после запятой редко когда бывают нужны) и соотношения их между собой - что больше а что меньше."
Графики очень хорошо визуализируют обсуждаемые величины. По оси абсцисс скорость в км/ч. Напомню, для перевода в м/с нужно разделить на 3,6, и 4000 км/ч соответствует 1111 м/с. По оси ординат - давление в кПа и кгс/см2. Как видите, на малых высотах из за большой плотности величины динамического давления очень значительные. До десятка кгс/см2. В практической жизни такие скорости и давления на таких высотах имеют предметы военного назначения:
Скоростной напор и динамическое давление зависит от плотности воздуха. На верхнем графике в масштабе изображены их зависимости на высоте 50 км. Как видите - они сливаются с осью Х. Что бы как то их показать, я выделил эту часть и увеличил масштаб по оси Y.
Несмотря на большую скорость, динамическое давление на высоте 50 км едва достигает 1000 Па, а это очень маленькая величина. Проиллюстрируем ее ниже. И еще один график - это динамические давления из таблицы на разных высотах.
Динамические давления на скорости 4000 км/ч и высоте в 30 км соответствуют скорости всего лишь в 500 км/ч на уровне поверхности земли.
А 40 км так вообще "смешная" величина. Настолько там низкая плотность. Тем удивительнее, что такая высота доступна воздушным шарам
Шары к нашей теме (космос и полеты на Луну) вроде как не относятся, но по одной из версий с них вполне могли сбрасывать спускаемые аппараты Аполлон, а может и предшественников - Джемини.
Иллюстрация давлений.
Начнем с малых величин.
Есть такая внесистемная величина давления, как миллиметр водяного столба. Она очень удобна для понимания и сопоставления различных давления. Один литр воды в земных условиях весит 1 кг (и имеет массу 1 кг):
Если мы выльем его, этот литр, на площадь в 1 м2, то он образует слой в 1 мм. И этот слой в 1 мм будет давить на площадь в 1 м2 с усилием в 1 кгс. Это и есть 1 мм в.с. = 1кгс/м2. А как мы знаем, давление в системе СИ это единица силы - 1 Н. отнесенная к единице площади - 1 м2, и равняется одному паскалю - 1 Па. Теперь изобразим такое:
1 Па - это давление, которое создает на подстилающую поверхность пленка воды толщиной в 0,1 мм при действии на нее силы тяжести Земли. Жизненный пример такого давления мне слошно привести, настолько малая величина.
10 Па или 1 мм в.с. или 1 кг/м2 это разрежение, создаваемое небольшой дымовой трубой:
Или давление ветра со скоростью около 4 м/с. Ветер слабый - по шкале Бофорта. Подобный ветер шевелит листья и тонкие ветки на деревьях.
100 Па или 10 мм в.с. или 10 кг/м2 это начало диапазона давлений, с которыми работают осевые вентиляторы, с такими давлениями работают системы вентиляции.
Это ветер в 13 м/с. Летит пыль, песок, мусор, качаются толстые ветки.
1000 Па, 100 мм в.с., 100 кг/м2. Это рабочий диапазон центробежных вентиляторов
Это расчетная величина ветрового давления в строительстве для таких мест, как Камчатка. Для центральных районов эта величина 20-40 кг/м2, а "расчетный" ветер 20-30 м/с.
Это ветер около 40 м/с. Такой классифицируется у метеорологов как ураган. Такое давление создает встречный поток на руку, выставленную из окна автомобиля на скорости в 140 км/ч.
Парашютист, раскинув руки и ноги, "лежа плашмя" перпендикулярно потоку, падает со скоростью несколько большей - около 50 м/с.
И это то динамическое давление, которое создает встречный поток аппарату, движущемуся на высоте 50 км. со скоростью в 4000 км/ч.
На этом пока закончим. К примерам следующих, бОльших давлений мы еще вернемся. Вся наша подготовительная работа по давлению, скоростном напору нужна для дальнейшего анализа полетов (или в кавычках, "полетов") Меркуриев и Джемини. Напомню - в последней части "Баллистический спуск... или куда летали Меркурии. Часть 5." мы говорили о суборбитальных полетах, их реальности или нереальности. В следующей, шестой части я планирую анализировать их "орбитальный" полет, Джона Гленна, и в этом анализе будут некоторые сложные вещи, связанные с аэродинамикой вообще и нагревом в частности.
И "посадка" ЛМ, а так же посадка советских "Лун", воздействие реактивной струи на грунт, пыль на опорах или ее отсутствие - то же требуют некоторой "базы знаний".