АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ НАГРЕВ

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ НАГРЕВ, нагрев тел, движущихся с большой скоростью в воздухе или др. газе. А. н.- результат того, что налетающие на тело молекулы воздуха тормозятся вблизи тела. Если полёт совершается со сверхзвуковой скоростью, торможение происходит прежде всего в ударной волне, возникающей перед телом. Дальнейшее торможение молекул воздуха происходит непосредственно у самой поверхности тела, в т. н. пограничном слое. При торможении молекул воздуха их тепловая энергия возрастает, т. е. темп-pa газа вблизи поверхности движущегося тела повышается. Макс. темп-pa, до к-рой может нагреться газ в окрестности движущегося тела, близка к т. н. темп-ре торможения:

где - темп-pa набегающего воздуха,  - скорость полёта тела,  - удельная теплоёмкость газа при постоянном давлении. Так, напр., при полёте сверхзвукового самолёта с утроенной скоростью звука (ок. 1 км/сек) темп-pa торможения составляет ок. 400°С, а при входе кос-мич. аппарата в атмосферу Земли с 1-й космич. скоростью (8,1 км/сек) темп-ра торможения достигает 8000 °С. Если в первом случае при достаточно длит. полёте темп-pa обшивки самолёта достигнет значений, близких к темп-ре торможения, то во втором случае поверхность космического аппарата неминуемо начнёт разрушаться из-за неспособности материалов выдерживать столь высокие температуры.

Из областей газа с повышенной темп-рой тепло передаётся движущемуся телу, происходит А. н. Существуют две формы А. н.- конвективная и радиационная. К о н в е к т и в н ы й н а г р е в - следствие передачи тепла из внешней, "горячей" части пограничного слоя к поверхности тела. Количественно конвективный тепловой поток определяют из соотношения где - равновесная  темп-pa (предельная темп-pa, до к-рой могла бы нагреться поверхность тела, если бы не было отвода энергии), - реальная темп-pa поверхности, - коэфф. конвективного теплообмена, зависящий от скорости и высоты полёта, формы и размеров тела, а также от др. факторов. Равновесная темп-ра близка к темп-ре торможения. Вид зависимости коэфф. а от перечисленных параметров определяется режимом течения в пограничном слое (ламинарный или турбулентный). В случае турбулентного те-чения конвективный нагрев становится интенсивнее. Это связано с тем обстоятельством, что, помимо молекулярной теплопроводности, существенную роль в переносе энергии начинают играть турбулентные пульсации скорости в погра-ничном слое.

С повышением скорости полёта темп-ра воздуха за ударной волной и в пограничном слое возрастает, в результате чего происходит диссоциация и ионизация молекул. Образующиеся при этом атомы, ионы и электроны диффундируют в более холодную область - к поверхности тела. Там происходит обратная реакция (рекомбинация), идущая с выделением тепла. Это даёт дополнит. вклад в конвективный А. н.