В первой части этой статьи была рассмотрена природа явления, которым НАСА объясняет обилие огня на корпусе первой ступени ракеты-носителя Сатурн-5.
Теперь разберём по порядку, происходил ли феномен волнового срыва потока, вызванный расширением первой бочки, на самом деле?
Один из почитателей американской лунной программы просветил меня и направил к нужным документам
В отчёте НАСА по миссии Аполлон-11
SATURN V LAUNCH VEHICLE FLIGHT EVALUATION REPORT-AS-506 APOLLO-11 MISSION
приведён график продвижения границы отрыва потока по корпусу ракеты.
На нём размещено изображение первой ступени в масштабе вертикальной оси.
Видимо для сравнения.
Ну, что же. Сравним.
Сопоставим этот график с кинокадрами, снятыми с самолёта наблюдения. Они были явлены человечеству в фильме "Moonwalk One" (1970).
Воспользуюсь теми стоп-кадрами, опубликованными в другой статье, на которых явно происходит предполагаемый Plume-induced flow separation.
Время полёта ракеты на этих стоп-кадрах восстановлено обратным отсчётом от момента отключения двигателей первой ступени (161 секунда).
От изображения первой ступени на графике построил горизонтальные линии серого цвета, выставленные по чёрным прямоугольникам. Вырезанную из стоп-кадра ракету разместил справа от графика. Одновременно восстановил её пропорции по элементам окраски первой ступени с помощью, ранее нанесённых на график, горизонтальных серых линий.
И вот, результат для разных моментов времени полёта:
107 секунда
122 секунда
136 секунда
160 секунда
Есть совпадения?
Нет.
Хотя, постойте! Если выкрутить настройки резкости, яркости и контрастности то, что-то вроде бы совпадает на 160 секунде полёта!
Эх, нет... Если приглядеться, то - опережает. И это уже не вихревая зона отрыва потока. Может это появляющиеся реактивные струи двигателей осадки топлива второй ступени?
... ? Опять объяснение и отчёт аэрокосмического агентства не совпадают с произошедшим в действительности?
Теперь посмотрим на форму границы, яко бы отрыва потока.
По идее, она есть линия пересечения боковой поверхности ракеты с фронтом, наползшего на неё скачка уплотнения. По мере удаления скачка уплотнения от "бочки", вид этой линии должен всё больше приближаться к форме окружности.
Но в фильме Moonwalk One (1970) во время запуска Аполлон-11 по переднему фронту пламени на боковой поверхности первой ступени угадываются конусовидные огненные образования.
Также они явно заметны и в кинохронике старта миссии Аполлон-14 (видны при помощи покадрового просмотра).
Вершины этих конусов располагаются в районе межбакового отсека.
Это что? Скачки уплотнения, отрывающие поток?
Такой вид могут иметь скачки уплотнения, образовавшиеся при обтекании острых конических или клиновидных форм. При этом они располагаются на их кончике острия или острой кромке.
То есть причина таких скачков находится в районе межбакового отсека, если это вообще скачки уплотнения.
Это тоже противоречит принципу появления и отхода скачка от "бочки" при реализации волнового срыва потока. Что это за огненные конусы?
Есть ещё одна нестыковка с реальностью в версии от НАСА .
Во время «Фаер-шоу Сатурн-5» видны, последовательно друг за другом:
срыв пламени,
повторное воспламенение и
окончательный срыв огня.
Первый срыв пламени произошёл… да-да, по причине волнового отрыва пограничного слоя.
На кадрах кинохроники прекрасно видны огненные вихри на корпусе ракеты. Они стали заметны благодаря тому, что в них вспыхнуло пламя. После срыва этих вихрей происходит окончательное погасание пламени. Они однозначно указывают на то, что за мгновение до их появления произошёл волновой срыв потока. Вихри всегда образуются в результате взаимодействия прямых и обратных течений. Прямым в этом случае является набегающий поток, а обратное течение вызвано взаимодействием скачков уплотнения с пограничным слоем на боковой поверхности первой ступени Сатурн-5. И эти скачки порождены коническими обтекателями двигателей, а не "бочками".
Как мог произойти волновой срыв потока, наблюдаемый на кадрах кинохроники, если он яко бы произошёл до этого ( по версии от НАСА), ведь срываться то уже нечему?
И четвёртая нестыковка.
На кинокадрах в струях двигателей ракеты-носителя Сатурн-5 не наблюдается необходимое расширение первой «бочки», способное вызвать описанный НАСА эффект.
Для примера, так выглядит волновой срыв потока на Фалькон-9, возникший именно по причине расширения первой «бочки» за мгновенье до отделения первой ступени.
Без огня. Только сизое марево вокруг ракеты. К сожалению, на этом стоп-кадре почти не просматривается структура реактивной струи отдельно от скачка уплотнения, срывающего поток (даже если изменять настройки яркости, контраста и резкости). Иначе, можно было бы произвести сравнение яко бы одного и того же явления на Фалькон-9 и Сатурн-5.
Зато, в другом видео запуска Фалькон-9, задолго до срыва потока, «бочка» выглядит уже так.
На стоп-кадре в струе видны замечательные точки. Это изломы линии отражённых скачков уплотнения. По ним легко реконструировать очертания "бочки". На рисунке ниже эти места указаны жёлтыми стрелками. В них сходятся внешние границы "бочки" и изобарического участка струи, а отражённый скачок уплотнения переходит в скачок во внешнем потоке.
И эта "бочка" ещё даже не полностью расширилась для порождения волнового срыва потока.
Она единственная и неповторимая структура в реактивной струе. Именно при её расширении и происходит PIFS.
Такой вид реактивная струя принимает при давлении на срезе сопел ракетных двигателей, превышающем давление атмосферы более чем в пять раз (нерасчётность более пяти).
А как же выглядят реактивные струи на кинохронике полёта Аполлон-11 в самый разгар так называемого Plume-induced flow separation?
Зелёными стрелками отмечена граница струи. Жёлтыми - указано пересечение внешней границы струи с отражёнными скачками уплотнения. В этом месте должна заканчиваться первая и единственная сильно расширенная "бочка", способная вызвать волновой срыв потока.
Но в промежутке между соплами ракетных двигателей и жёлтыми стрелками явно наблюдаются... несколько "бочек", следующих друг за другом. Контуры же, помеченные красными стрелками, не являются границами струи (единственной "бочки"), а представляют из себя обособленные длинные языки пламени. На кинохронике старта Аполлон-11, приведённой ниже, хорошо видно: языки пламени отдельно, струи отдельно.
Нерасчётность сопел ракетных двигателей при таком виде реактивных струй находится в диапазоне значений от 2 до 5.
Такая картина навевает сомнения. А были ли условия возникновения Plume-induced flow separation?
Расширение реактивной струи ещё не дошло до режима, как в примере с Фалькон-9 (истечение струи с единственной сильно расширенной "бочкой" при нерасчётности более пяти), а яко бы волновой срыв потока уже наблюдается? Парадокс, однако.
В общем, объяснения НАСА не соответствуют действительности. Никакой это не Plume-induced flow separation.
Что же тогда происходит на Сатурн-5 на самом деле?