Реферат: Динамика - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Динамика

Банк рефератов / Астрономия, авиация, космонавтика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 21 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

УДК 531.510.536 Особенности газо-пылевых образований в верхней атмосфере, связанных с в ыбросами продуктов сгорания ракетных двигателей. Платов Ю.В., Куликова Г.Н., Черноус С.А. В работе представлены результаты исследования оптических явлени й в верхней атмосфере сопровождающих запуски ракет и связанных с особен ностями структуры и динамики газо-пылевых образований в верхней атмосф ере. Наиболее интенсивные, крупномасштабные и динамичные явления обусл овлены особыми режимами работы ракетных двигателей, в частности, раздел ение ступеней и отсечкой тяги твердотопливных ракетных двигателей и фи зическими условиями в области пролета ракеты. Yu.V.Platov, G.N.Kulikova, S.A.Chernous. – The features of gas-dust formations in the upper atmosphere connected with rocket launches . The result of investigation of optical phenomena in the upper atmosphere connected with rocket launches is presented. This phenomena are caused by scattering of sunlight on gas-dust formation of rocket exhaust having certain features a structure and dynamics. The most intensive, large-scale and dynamic phenomena connect with special modes of engines operation, in particular, with separations of stages and solid fuel engines switch off as well as physical conditions in the upper atmos phere. Запуски мощных ракет и работа двигательных установок космическ их аппаратов сопровождаются выбросами в околоземную среду продуктов с горания сложного состава, содержащих как газовую компоненту, так и диспе рсные образования, что приводит к развитию газо-пылевых облаков, обладаю щих определенными геометрическими и динамическими особенностями. Разв итие таких искусственных образований в верхней атмосфере сопровождает ся достаточно необычными оптическими явлениями, обусловленными рассея нием солнечного света на продуктах сгорания и их взаимодействием с комп онентами верхней атмосферы [1 - 5]. Исследование этих оптических явлений позволяет получить информацию об антропогенном загрязнении околоземного космического пространства, пр оцессах взаимодействия загрязняющих выбросов с окружающей средой, дин амических процессах в верхней атмосфере. При проведении патрульных наблюдений полярных сияний на каме рах полного обзора неба в северных регионах Советского союза в течение м ногих лет регистрировались оптические явления в верхней атмосфере, соп ровождающие запуски ракет, производимые с космодрома Плесецк и испытат ельных ракетных полигонов. Оптические эффекты, связанные с работой раке тных двигателей, были зарегистрированы в виде треков и диффузных крупно масштабных образований на панорамных фотографических и спектральных к амерах. Кроме того, для получения данных об их развитии с достаточно высо ким пространственным и временным разрешением был проведен ряд комплек сных целенаправленных наблюдения таких явлений. Всего было зарегистри ровано более пятидесяти оптических явлений, сопровождающих запуски ра кет. В результате анализа данных наблюдений отдельных наиболее интерес ных явлений были получены оценки характерных структурных и динамическ их параметров крупномасштабных образований в верхней атмосфере, разви вающихся при пролете ракет с работающим двигателем. В частности, было по казано, что характерные скорости расширения газо-пылевых облаков образ ованных ракетными выхлопами составляют 1-2 км/сек, а их размеры могут дости гать нескольких сотен километров в поперечнике. Основным механизмом св ечения таких искусственных образований является рассеяние солнечного излучения на дисперсной компоненте продуктов сгорания. Взаимодействие газовой фазы продуктов сгорания с веществом атмосферы приводит к измен ению скоростей и направлений ионно-молекулярных реакций, что также може т приводить к появлению аномалий в собственном свечении верхней атмосф еры [6 - 9]. Статистический анализ оптических явлений, связанных с запусками и маневрами ракетно-космичес кой техники позволяет сделать общие оценки пространственно-временных масштабов и заключения о физических механизмах развития явлений. Совокупность крупномасштабных оптических явлений в средней и в ерхней атмосфере, сопровождающих запуски ракет можно, с некоторой долей условности, разделить не несколько основных типов. 1). Явления, развивающиеся в области стратосферы на высотах 40-50 км, связанны е с выбросами остатков компонент топлива после отделения первых ступен ей ракет носителей. Характерными особенностями развития таких образов аний являются: относительно небольшая скорость их расширения, определя емая диффузией и ветровым разносом; дрейфовые перемещения под действие м стратосферных ветров; продолжительное время жизни; относительно высо кая яркость, позволяющая проводить оптические наблюдения таких образо ваний, как в сумеречное, так и в дневное время суток. Указанные особенности определяются в основном физическими условиями в области развития этих явлений, а также составом и количеством инжектируемого в атмосферу веще ства. На рис.1 приведена последовательность фотографий, иллюстрирующих р азвитие искусственного облака, образованного в результате слива компо нент топлива жидкостной ракеты-носителя на высоте ~ 45 км. Общая масса выбр ошенного вещества составляла около 0,5 тонны. Значимость исследования та кого типа явлений в первую очередь связана с необходимостью оценки степ ени возможного загрязнения окружающей среды. 2). Оптические явления, развивающиеся при прохождении ракеты носителя о бластей атмосферы вблизи турбопаузы на высотах 100-120 км. Такие явления наблюдаютс я в сумеречных условиях, имеют достаточно большую яркость (часто наблюда ются визуально с расстояний до 1000 км) и определяются рассеянием солнечног о света на расширяющемся облаке продуктов сгорания. Скорости расширени я таких образований составляют 1-2 км/сек, характерный поперечный размер 100-200 км. Локализация таких явлений на высотах 100-120 км определяется условиями торможения дисперсной компоненты продуктов сгорания. Потеря импульса относительно крупной частицы при ее движении в верхней атмосфере описы вается уравнением m dt r 2 V 2 dt , г д е m r 3 0 масса частицы ( 0 - плотность частицы), r и V ее радиус и скорость, а пло тность атмосферы. Нетрудно найти изменение скорости частицы со времене м V V 0 V 0 t 4 0 r и характерную «д лину торможения», т.е. расстояние, на котором скорость частицы уменьшает ся в e раз L 0 r ln t , где 0 r V 0 , а t = 1 . На Рис.2 показано изменения с высотой «длины торможения» частиц с характерным размером 1 мкм для модели атмосферы приведенной в [10] . На меньших высотах след ракеты имеет относительно небольш ой поперечный размер. На высотах более 1 2 0 к м дисперсная компонента продуктов сгорания практически свободно разле тается и яркость пылевого облака незначительна, а интенсивность солнеч ного света, рассеянного на газовой компоненте продуктов сгорания мала п о сравнению с рассеянием на дисперсной фазе. В качестве примера на Рис.3 по казано развитие газо-пылевого облака, образовавшегося во время запуска ИСЗ «Молния» на высоте 100-130 км. На больших высотах при работе двигателей ракет-носителей и двига телей космических аппаратов также развиваются оптические явления, обу словленные рассеянием света на дисперсной фазе продуктов сгорания. Одн ако из-за быстрого расширения продуктов сгорания и относительно неболь шого секундного расхода топлива двигателей последних ступеней ракет и космических аппаратов интенсивность свечения этих образований на неск олько порядков меньше [1, 3]. 3). Наиболее крупномасштабные динамические явления, развивающиеся на в ысотах более 150 км, связанные с особыми режимами работы ракетных двигател ей. В основном, эти эффекты сопровождают процесс выключения твердотопли вных ракетных двигателей, после выводя ракеты на расчетную траекторию. Э тот процесс связан с резким сбросом давления в камере сгорания, что прив одит к практически мгновенному выбросу в атмосферу большого количеств а различных компонент топлива и продуктов сгорания. Нетрудно оценить, чт о количество инжектированного таким образом вещества для мощных ракет может составлять сотни килограмм , причем значительная доля выброса находится в дисперсном состоянии из-за специ фического состава топлива и неполного процесса сгорания. Масса веществ а, выбрасываемого в атмосферу при сбросе давления в ракете с твердотопли вным двигателем определяется давлением в камере сгорания – Р, ее объемо м – V , температурой – Т и средней м олярной массой продуктов горения - : М = Р V / R Т. Для характерных знач ений Р=10 Мпс, V = 20 м 3 , Т= 3000 К, = 35 [ 11 ]. Такие искусственны е «облака» могут подниматься до высот более 700 км, скорость их расширения составляет 2-3 км/сек, а их поперечный размер в отдельных случаях превышает 1500 км [ 5 ]. Время жизни таких образований определяется в основном временем о седания его компонент под действие силы тяжести до ~ 100 км, т.е. до границы ту рбопаузы. Явления такого класса многократно наблюдались не только в Рос сии, но и в США и на Канарских островах, при запусках ракет морского базиро вания. Интересно отметить, что возможность наблюдения таких оптических явлений на огромных территориях, охватывающих целые регионы и даже стра ны, их масштабность, необычность, отсутствие природных аналогов часто пр иводили даже к сенсационным сообщениям в печати о наблюдениях неопозна нных летающих объектах (НЛО) [1 2 , 1 3 ]. На рис. 4. приведены снимки, демонстрирующие раз витие одного из таких явлений. Статистический анализ совокупности полученных данных позволяет закл ючить, что динамические и морфологические особенности искусственных о бразований в верхней атмосфере, связанных с запусками ракет в целом опре деляются соотношением газовой и дисперсной составляющих. Ниже приведе ны характеристики двух основных типов оптических явлений наблюдаемых в верхней атмосфере при запусках ракет. А). Долгоживущие светящиеся образования Высота развития облака - 80 - 150 км. Характерные размеры - 100 км. Время жизни образования 0.1 - 6 часов и более. Наблюдаемый спектр - дискретные эмиссии. Регистрируемые яркости до 10 -6 сб. Состав облака - газовая фазы (молекулярная компонента выбросов ракетных двигателей) Физические механизм свечения - взаимодействие продукт ов сгорания ракетных двигателей с компонентами верхней атмосферы и рез онансное рассеяние солнечного излучения в качестве превалирующего мех анизма. Динамика развития облака определяется процессами молекулярн ой диффузии [ 14 ] . Б) Динам ические образования с коротким временем жизни Высота развития облака - 100 - 700 км. Характерные размеры - 100 - 1000 км. Время жизни образования 1 – 10 минут. Наблюдаемый спектр - непрерывный. Регистрируемые яркости до 10 – 4 сб. Состав облака - диспер сная компонента выбросов ракетных двигателей с характерными размерами частиц 0.1 – 10 мкм Физический механизм свечение - рассеяние солнечного св ета. Динамика развития облака - разлет дисперсной фазы компонент ракетного в ыброса. При регистрации оптических «ракетных» явлений в той или иной м ере, как правило, наблюдаются оба механизма свечения. На Рис. 4, например, от четливо видно, что после окончания динамической фазы развития явления, д олгое время (до нескольких часов после начала развития явления, во время наблюдений - до восхода Солнца) наблюдалось относительно слабое диффузн ое свечение в месте отделения ступени ракеты-носителя, связанное с эмисс иями газовой компоненты выброса. Отдельного рассмотрения заслуживает вопрос об образовании дисперсно й фазы в ракетном выхлопе. Во-первых, достаточно крупные частицы с размер ами до нескольких микрон образуются в результате конденсации паров вод ы при резком расширении продуктов сгорания [1, 1 5 , 1 6 ]. В этих работах было показано, что д ля объяснения наблюдавшихся явлений достаточно допустить степень конд енсации 5-10% водяных паров в факеле ракетных двигателей с образованием кри сталлов льда с характерными размерами 100 А. Этот механизм представляется весьма интересным, по скольку является универсальным как для жидкостных, так и для твердотопл ивных ракет. Кроме того, он не только объясняет динамику развития «ракет ных облаков» в верхней атмосфере, но и крупномасштабность явлений, связа нных с взаимодействием продуктов сгорания с веществом атмосферы, напри мер в процессе образования ионосферных дыр с пониженной плотностью эле ктронов. Действительно, разлет «ледяной» компоненты ракетного выброса должен приводить к быстрой транспортировке возмущающего фактора на бо льшие расстояния, а возгонка льда в процессе разлета переводит его в «ак тивное» состояние для участия в физико-химических процессах. Однако под робное рассмотрение механизма конденсации-переноса-возг онки с учетом термодинамических процессов пока не проведе но. Образование дисперсной компоненты при отсечке тяги твердотопливных двигателей и сливе компонент топлива после разделения ступеней особых проблем не вызывает, однако, необходимо оценить характерное распределе ние твердых частиц по размерам для корректной интерпретации результат ов наблюдений. Работа выполнена при поддержке Международного научно-технического ц ентра, проект № 1328-99. Литература 1. R.T.V.Kung, L.Cianciolo и J.A.Myer , Solar Scattering from Condensation in Apollo Translunar Injection P lume // AIAA Journal . 1975 . v.13 . №4 . P. 432-437 2. Платов Ю.В., Фешин Б.А., Черн оус С.А . Аномальные явления факты и вымысел // Наука в СССР. 1989. №. 5. С. 14-22. 3. Chemouss S. A., Platov Y. V . Optical Effects of Exhaust Products of a Rocket Launches," Proceedings of the 19th European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods, edited by A. Steen, IRF Scientific Rept. 209, Swedish Inst. of Space Physics, Kiruna, Sweden. 1992 . P. 501-505. 4. Ветчинкин Н.В., Границкий Л.В., Платов Ю.В., Шейхет А.И . Оптические явления в околоземно й среде при работе двигательных установок ракет и спутников. I. Наземные и спутниковые наблюдения искусственных образований при запусках ракет // Космические исследования . 1993 . Т.31. Вып . 1. С. 93-100. 5. Tagirov, V. R., Arinin, V . A., Brдndstrцm U., Pajunpдд A., Klimenko V.V. Atmospheric Optical Phenomena Caused by Powerful Rocket Launches // Journal of Spacecraft and Rockets . 2000. V. 37 . No. 6 . P . 812-821/ 6. Mendillo, M., Hawkins, G. S., and Klobuchar, J. A . A Sudden Vanishing of the Ionospheric F Region due to the Launch of Skylab // Journal of Geophysical Research . 1975. V. 80 . No. 16 . P. 2217-2228. 7. Карлов В.Д., Козлов С.И., Тка чев Г.Н . Крупномасштабные возмущения в ионосфере, возника ющие при пролете ракеты с работающим двигателем (обзор) // Космические исследования. 1980. Т. 18, Вып. 2., С. 266-277. 8. Красовский В.И., Рапопорт З.Ц., Семенов А.И . Новые эмиссии в верхней атмосфере как резу льтат искусственного воздействия на ионосферу // Космические исследования. 1982. Т. 20. Вып. 2. С. 237-243. 9. Платов Ю.В., Семенов А.И., Ше фов Н.Н . Увеличение интенсивности эмиссии гидроксила в ме зопаузе, связанное с выбросами продуктов сгорания ракетных двигателей // Геомагнетизм и аэрономия. 2001. В печати. 10. Аллен К.У .А строфизические величины. 1977. М. Мир. 11. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окр у жающую природную среду. Справочное пособие. М.: Издательство «Анкил». 2000. 640 с. 12. Oberg J.E. The Great Soviet UFO Coverup // Ufo Journal (USPS 002-970) 103 Oldtowne Rd., Seguin, Texas 78155 . 1982 . October. P. 1-10. 13. Платов Ю.В., Рубцов В.В . НЛО и современная наука. 1991 . М. Наука . 14. Смирнова Н .В., Козлов С.И. Козик Е.А. Влияние запусков твердотопливных ракет на ионосф еру Земли. 2. Области Е, E-F// Космически е исследования. 1995. Т. 33. Вып. 2. С 115. 15. Wu J.C . Possible Water Vapor Condensation in Rocket Exhaust Plumes // AIAA Journa . , 1975 . V. 13. № 6 . P. 797-802 16. Pike C.P., Knecht R.A., Viereck R.A., Murad E., Kofsky I.L., Maris M.A., Tran N.H., Ashley G., Twist L., Gersh M.E., Elgin J.B., Berk A., Stair A.T., Bagian J.P. and Buchli J.F. Release of Liquid Water from the Space Shuttle // GRL . V. 1. N . 2 . P . 139-142. Рис. 1. Развитие облака об разованного в результате слива остатков компонент топлива после отдел ения первой ступени жидкостной ракеты-носителя на высоте около 45 км. Расс тояние от точки наблюдения до области развития облака около 250 км. На рису нке приведен угловой масштаб; время, прошедшее с начала развития явления в секундах обозначено на кадрах. Р ис. 2. Из менение “длины торможения” ледяных дисперсных частиц с характерным ра змером 1 мкм в зависимости от высоты. Рис. 3. Развитие газо-пыл евого облака ракетного выброса во время запуска ИСЗ «Молния». Негативно е изображение. Расстояние от места наблюдения до области развития явлен ия около 500 км. Длительность процесса в секундах указана на кадрах. На девя том кадре (140 сек) виден только факел ракеты, снятый «в угон», облако продукт ов сгорания не зарегистрировано. Высота ракеты в это время составляла бо лее 160 км. На последнем кадре показано послесвечение газо-пылевого облака , оставшегося в области пролета ракеты через турбопаузу. Рис. 4. Развитие газо-пылевого облака, образовавшегося во время вы ключения двигателя твердотопливной ракеты, зарегистрированное на пано рамной камере. Время в минутах, прошедшее с начала развития явления, обоз начено на кадрах. На первом кадре виден трек, оставленный изображением ф акела ракеты. На последнем кадре видно послесвечение газовой компонент ы выброса ракетного двигателя в области его выключения.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
"Ной"... "Вий"... Эй, кинематографисты, что вы всё ходите вокруг да около?!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по астрономии, авиации, космонавтике "Динамика", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru