В [1] был рассмотрен эпизод отставания дымового облака после окончания работы РДТТ.
Было показано, что скорость отставания фронта фрагмента облака от носа ракеты возрастает и стабилизируется на уровне приблизительно 1300 м/с.
Мы ранее сочли эту скорость отставания равной скорости ракеты из соображений, что скорость облака уменьшается относительно неподвижного воздуха до нуля.
При этом была допущена ошибка понимания физической картины событий. За фронтом УВ воздух сильно разогрет. Если, например, УВ движется через воздух комнатной температуры со скоростью 1000 м/с, то температура его после прохождения фронта возрастает до 750 К. За фронтом она продолжает повышаться за счет термализации энергии направленного движения молекул.
|
| Фото 5. Отставание облака аэрозольных продуктов срабатывания РДТТ после завершения их работы. 210-225-ый кадры видеоролика. По этой группе кадров в [1] была получена оценка скорости ракеты V<1200-1600 м/с. |
Разогретый до высокой температуры воздух остывает за счет излучения и за счет расширения в радиальном направлении. В итоге сзади ракеты образуется область разрежения. Дымовое облако не просто останавливается по отношению к неподвижному воздуху, но разгоняется назад по ходу ракеты. Максимально возможная скорость разгона в пустоту по теории[9] равна
Здесь Сн – скорость звука в неподвижном газе
γ – отношение теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме. Для воздуха γ=1.4.
Если скорость звука в неподвижном воздухе 300 м/с, то максимально возможная скорость разгона этого воздуха при истечении в пустоту достигает 1500 м/с. Схлопывание области дымов за ракетой очень хорошо видно на 193 кадре использованного киноматериала [5] – фото 6.
|
| Фото 6. 193 кадр. Видно быстрое сужение области дымов за ракетой. |
Понятно, что сзади фронта облака - отнюдь не пустота.
В этом случае скорость движения в разреженную область имеет вид:
Как уже упоминалось, при скорости движения УВ 1000 м/с воздух на фронте разогревается до 750 К. Оценим скорость звука в воздухе такой температуры:
Если, например, воздух в области за ракетой остыл до 500 К(скорость звука около 450 м/с), то скорость, с которой еще неостывший воздух остановившегося фронта начинает возвращаться в остывшее пространство – масштаба 500 м/с. Предел остывания разреженного пространства сзади ракеты – температура окружающей среды. На высоте разделения – чуть больше 200 К(скорость звука – около 300 м/с).
Неопределенность скорости движения облака вспять – может быть весьма значительной. Можно только говорить, что скорость ракеты ниже 1300 м/с (или какой-либо иной скорости, полученной с учетом поправок на геометрию облака и условия наблюдения). И может быть значительно ниже.
Очень интересной оказалась попытка оценки скорости не по удаленному от ракеты фрагменту облака, а по выступу на дымовом шлейфе. Эта оценка выполнена при Интернет-обсуждении статьи [1] А.Решняком.
|
| Фото. 7. К оценке отставания от головы ракеты выступа на дымовом шлейфе. |
Выступ на дымовом шлейфе следует назад на одном и том же расстоянии от фронта удаленного фрагмента дымового облака. Но сам этот выступ на дымовом шлейфе – имеет своим происхождением работу запускающихся двигателей второй ступени. Т.е. он движется в струе выхлопа ЖРД второй ступени. Скорость отставания этого выступа от головы ракеты складывается из скорости самой ракеты и из скорости движения струи газов ЖРД назад относительно неподвижного воздуха. Эта скорость отставания заведомо должна превышать скорость ракеты. Но в нашем случае она (не исключено, что и просто случайно) совпала со скоростью отставания от головы ракеты фрагмента облака, удаленного от оси полета
V<1300-1450 м/с (в зависимости от допущения, видим мы ракету без иглы или с иглой).
Интересно, что эта оценка, в отличие от оценки из [1], - практически не содержит сомнительных элементов относительно влияния радиального разлета дымов или искажений, связанных с геометрией наблюдения. И она(будучи заведомо завышенной) – при этом совпала с измерениями из [1].
Обратим внимание, как по сравнению с [1] изменилась логика. Если в [1] оцененная по отставанию дымов скорость представлялась близкой к истинной как сверху, так и снизу, то сейчас мы выполняем оценку только сверху!
Мы выявили фактор, за счет которого наша оценка оказывается заведомо завышенной. Это резко упростило согласование полученной оценки с другими.
Причем с точки зрения анализа возможности/невозможности доставки экспедиции на Луну - нам большего и не требуется.