¿Dinámica de dispersión de calor de ala giratoria para Mach 24 y más allá?

¿Podría un disco giratorio lanzado desde la órbita sobrevivir a velocidades más rápidas que los aviones convencionales en nuestra atmósfera? ¿Importa la velocidad de giro al dispersar el calor? ¿Un disco giratorio crea estabilidad al caer a velocidades hipersónicas?

Algunos aviones hipersónicos no parecen tener un borde romo en la nariz. Quiero decir que un borde romo está diseñado para no derretirse y/o ayudar a reducir la velocidad del vehículo. Estoy indeciso si se necesitaría un borde romo para un disco que se desliza hacia adentro.

ingrese la descripción de la imagen aquíHypersonic Technology Vehicle 2 (HTV-2) es un planeador cohete de vehículo de planeo hipersónico experimental sin tripulación desarrollado como parte del Proyecto Falcon de DARPA capaz de volar a 13,000 mph (Mach 17.53, 21,000 km / h) https://en.wikipedia . org/wiki/DARPA_Falcon_Proyecto

ingrese la descripción de la imagen aquíEsta es una imagen del planeador de reentrada hipersónico suborbital HTV-2 experimental con un perfil afilado pero en forma de disco para dispersar el calor lejos del borde para una velocidad máxima más alta. ¿Se podría adaptar este perfil de ala a un disco?

Si la idea de la pregunta es que el disco ingrese a la atmósfera de canto, considere por qué tantos vehículos de reentrada están diseñados para presentar una superficie roma hacia adelante.
Con respecto a la última edición... los aviones hipersónicos están diseñados para una baja resistencia, un vehículo de reingreso está tratando de reducir la velocidad. Y es mejor hacer nuevas preguntas que editarlas en las antiguas.
Además, la gran diferencia en la cantidad de calor creada incluso por el reingreso orbital (Mach 24) y el vuelo hipersónico. La onda de choque del extremo romo que produce arrastre empuja convenientemente el aire caliente lejos de la cápsula Y ralentiza su descenso. Se podría hacer que una cápsula volviera a entrar en la nariz primero simplemente desplazando el CG hacia la nariz, pero no tendría los efectos aislantes de la onda de choque contundente más grande. La nave hipersónica tiene que manejar un calentamiento sostenido. El Concorde de aluminio hizo eso al no exceder Mach 2.
@RobertDiGiovanni ¿Creo que este diseño podría alcanzar Mach 24?
@Muze Intentar volar un objeto giratorio es una pesadilla debido a los efectos giroscópicos. La elección de materiales en la construcción, como el titanio, ha recorrido un largo camino para ayudar a resolver lo que se ha denominado "barrera térmica". Blunt significará más resistencia, no es bueno para un vuelo sostenido. Encontrar una aplicación será clave para el éxito de su idea, ya que el desarrollo cuesta $$$. Buena suerte.

Respuestas (4)

Esta es la distribución de calor durante el reingreso de la cápsula de Orión :

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Por lo tanto, el borde de ataque está más caliente que el borde de fuga, incluso para ángulos de ataque muy grandes (casi perpendiculares).

Supongo que un disco tendría un perfil de calentamiento similar. Entonces, girar el disco movería el borde del disco de un área de alto calentamiento a un área menos caliente. Esto sugiere que girar el disco podría reducir un poco la temperatura máxima del borde.

Sin embargo, el costo de hacer esto es alto: debe girar todo el disco (desagradable para la tripulación) o girar la capa exterior en relación con las entrañas (complejo). Controlar el vehículo se vuelve más difícil. No puedes desplegar paracaídas mientras la nave está girando.

Perdón por editar la pregunta. Estoy tratando de hacer que las pocas que tengo sean mejores para recuperar el privilegio de volver a preguntar. Sepa que primero voté su respuesta.

probablemente no ayudaría con la dispersión del calor, por la siguiente razón. La velocidad a la que convenientemente podríamos hacer girar el disco (~varios miles de RPM, ¡suponiendo que no haya personas dentro de él!) produce una velocidad en el borde que es extremadamente lenta en comparación con la velocidad con la que el disco volvería a entrar en la atmósfera. por lo tanto, desde el punto de vista de la dinámica del gas y los mecanismos de transferencia de calor que evolucionan muy rápidamente y que tienen lugar entre la onda de choque hipersónica frente al disco y el cuerpo del disco mismo durante la reentrada, es como si el disco esencialmente no estuviera girando.

La idea es que el disco vuelva a entrar por el borde primero. La pregunta supone que el borde delantero del disco estaría sujeto a más calentamiento que el borde trasero, por lo que girar el disco (podría hacerse con bastante lentitud) permitiría que todo el borde se calentara uniformemente y alcanzara una temperatura máxima más baja que si el disco estaban estacionarios.
Veo. Creo que su hipótesis se puede probar con una simulación de transferencia de calor, pero mi intuición sugiere que no sería útil. Si el vehículo de reingreso tiene personas en él, su cápsula tendría que ser destornillada para evitar someterlas a un viaje muy "interesante".
Perdón por editar la pregunta. Estoy tratando de hacer que las pocas que tengo sean mejores para recuperar el privilegio de volver a preguntar. Sepa que primero voté su respuesta.

Aparentemente, los récords mundiales de discos voladores (según la fuente en la que creas) son 144 km/hora y 152,9 km/hora . Alcanzar velocidades supersónicas sería una gran mejora por encima de cualquiera de estos récords.

¡Eso es más lento que un avión!
En relación con el fondo cósmico de microondas, los frisbees pueden alcanzar los 368 km/seg.
¿Las tapas de alcantarilla cuentan como "discos voladores"?
@dalearn Solo después de su primer vuelo. La mayoría de ellos son discos bastante estacionarios.
@dalearn: no cuentan como un avión a menos que puedas permanecer de pie sobre ellos mientras vuelas. Alguien más pregunta: "¿Cómo puede una superficie plana producir sustentación?" Deberías usar esto para esa respuesta también: D
@dalearn ¡Bien, ese voló! Aunque parece que era "plasma volador" o al menos vapor volador muy poco después de convertirse en un "disco volador". ¡Buen hallazgo en cualquier evento!
Perdón por editar la pregunta. Estoy tratando de hacer que las pocas que tengo sean mejores para recuperar el privilegio de volver a preguntar. Sepa que primero voté su respuesta.

En realidad, se podría considerar un rollo más lento, como un asador. Pero las misiones Apolo resolvieron el reingreso desde el espacio exterior (25 000 millas por hora), en comparación con el reingreso orbital (18 000 mph) e incluso velocidades suborbitales más lentas al cambiar el peso de la cápsula para que realmente se deslice a través de la atmósfera. , manteniendo su ángulo de reingreso en un nivel aceptable. Sin esta innovación, la cápsula no solo estaría sujeta a temperaturas más altas, sino que las fuerzas G sobre los ocupantes humanos también serían mucho mayores. (Este "deslizamiento" se mejoró aún más en el transbordador espacial). Los astronautas que orbitan Mercurio no lo tuvieron tan fácil.

Además, volver a entrar primero en el extremo romo crea una gran onda de choque frente a la cápsula, lo que mantiene alejadas las temperaturas más altas. El fondo redondeado también contribuye a la estabilidad. Esto es Keep It Simple and Stupid (KISS) en su máxima expresión. Algo para pensar hoy.

Pensé que esta era una buena respuesta y he editado mi pregunta nuevamente. Lo siento, estoy tratando de obtener el privilegio de hacer nuevas preguntas nuevamente.
¿Dinámica de dispersión de calor de ala giratoria para Mach 24 y más allá?
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