Фюзеляж "Бурана"

[Vladimirkey]

Добрый день. На корабле "Буран" используется обшивка в виде плиток. Пишут, что материал таким образом обладает теплостойкостью (способен выдерживать большие температуры и не разрушаться), так же обладает плохой теплопроводностью. Есть следующие вопросы:
1) Так вот, говорят если этот материал подержать в печи при высокой температуре (во много раз больше температуры ладони), потом вытащить и взять на ладонь, то не будет чувствоваться, что он горячий, не понимаю, почему?
Мои рассуждения: в любом случае, если этот материал подержать в печи, то он сравняется с температурой самой печи, теперь вытаскиваем, то, что я чувствую от него тепло, это зависит от моей теплопроводности уже. По моей логике, я должен чувствовать тепло, а пишут, что нет.
2) Почему плитки разного цвета? (Черный, белый ещё есть цвета)
Мои рассуждения: для того, чтобы излучать лучше? Ну, ладно, черный, чтобы так сказать сбросить тепло после нагрева (вхождения в атмосферу), а белый зачем и другие цвета? Почему бы не сделать все черными тогда, так сказать для эффективного "сброса теплоты".
3) То, что сделали именно плитками, а не так сказать непрерывным материалом, наверное, тут дело в том, что при таком исходе следовала бы очень сложная технология покрытия непрерывным материалом. Верно ли рассуждаю?

Картинку фюзеляжа можно посмотреть в интернете, чтобы более детально рассмотреть его плитки (весит много).

[rockclimber]

Vladimirkey в сообщении #1355759 писал(а):

Мои рассуждения: в любом случае, если этот материал подержать в печи, то он сравняется с температурой самой печи, теперь вытаскиваем, то, что я чувствую от него тепло, это зависит от моей теплопроводности уже. По моей логике, я должен чувствовать тепло, а пишут, что нет.

Возьмите деревянный карандаш и железный гвоздь, положите рядом на стол. Через полчаса, например, возьмите в руки и сравните ощущения. Ваша теплопроводность одна и та же, а гвоздь и карандаш ощущаются по-разному. Подумайте, продолжите ряд до Бурана...

[Vladimirkey]

Цитата:

Возьмите деревянный карандаш и железный гвоздь, положите рядом на стол. Через полчаса, например, возьмите в руки и сравните ощущения. Ваша теплопроводность одна и та же, а гвоздь и карандаш ощущаются по-разному. Подумайте, продолжите ряд до Бурана...

Это понял, в связи с тем, что теплопроводность гвоздя выше, тем самым рука отдает тепло гвоздю гораздо быстрее тепло. Но тут обратный случай, получается, что материал с меньшей теплопроводностью будет отдавать медленне тепло руке.

[rockclimber]

Теплопроводность не зависит от направления передачи тепла. Бывают конечно исключения, но редко, и это явно не тот случай.

-- 22.11.2018, 00:35 --

Например, можете поставить на плиту кастрюлю с водой и нагреть ее градусов до 60, и положить гвоздь с карандашом туда. А потом достать и потрогать.

[Dmitriy40]

Vladimirkey в сообщении #1355759 писал(а):

3) То, что сделали именно плитками, а не так сказать непрерывным материалом, наверное, тут дело в том, что при таком исходе следовала бы очень сложная технология покрытия непрерывным материалом. Верно ли рассуждаю?

Насколько помню плитки там керамические, т.е. требуют финального обжига при изготовлении. А обжигать небольшие плитки существенно проще огромного фюзеляжа Бурана (да последний вероятно и вообще нельзя столь сильно нагревать).
Небольшие размеры плиток из-за того же: чем крупнее деталь, тем сложнее обеспечить постоянство/равномерность её состава и равномерно обжечь.

Vladimirkey в сообщении #1355759 писал(а):

2) Почему плитки разного цвета? (Черный, белый ещё есть цвета)

Тут предлагаю подумать что будет в остальных фазах полёта (кроме спуска) на прямом солнечном свете. А почему таки есть чёрные - на каких именно они местах (в плане нагрева при спуске).

[Vladimirkey]

Vladimirkey в сообщении #1355759 писал(а):

2) Почему плитки разного цвета? (Черный, белый ещё есть цвета)

Цитата:

Тут предлагаю подумать что будет в остальных фазах полёта (кроме спуска) на прямом солнечном свете. А почему таки есть чёрные - на каких именно они местах (в плане нагрева при спуске).

На прямом солнечном свете, т.е. в космосе, не особо понимаю, черные цвет бы тогда нагревал интенсивнее физюляж, а белый менее интенсивнее, но и изучали бы так же соответственно. Есть мысль, что они служат теплоотводом тепла от кабины, где люди как теплообменники радиационные, но все равно четко не понимаю, в чем "прикол" разных цветов в космосе. При спуске там, где больше всего нагревается(подвержено нагреванию), следовательно, черный цвет сделали, а где менее - белый, для того, чтобы потом черный цвет смог быстрее снять тепло, когда уже будет приземляться и прочее, возможно так. Почему не сделали весь черный тогда?

[Dmitriy40]

Vladimirkey в сообщении #1355788 писал(а):

Почему не сделали весь черный тогда?

Потому что слишком сильно нагревался бы от солнца всё время полёта (а не только минуты на спуске), в космосе ни облаков ни ночи (ни даже тени обычно) нет.

[EUgeneUS]

rockclimber в сообщении #1355766 писал(а):

и положить гвоздь с карандашом туда.

Я бы предложил сесть на полок в бане. С гвоздем и без гвоздя

-- 22.11.2018, 07:53 --

Dmitriy40 в сообщении #1355796 писал(а):

Потому что слишком сильно нагревался бы от солнца всё время полёта

Или охлаждался?
Равновесная температура на орбите Земли - минус 24 Цельсия

[Vladimirkey]

Dmitriy40 в сообщении #1355796 писал(а):

Потому что слишком сильно нагревался бы от солнца всё время полёта

Цитата:

Или охлаждался?
Равновесная температура на орбите Земли - минус 24 Цельсия

А что означает равновесная температура - минус 24 Цельсия?

На сколько я понял, белый цвет лучше отражает, чем поглощает излучение от Солнца. Хотел бы задать вопрос, черный цвет помимо того, что поглощает хорошо, так же и излучает хорошо? Выходит, что нагревается черный цвет хорошо, но и излучает так же хорошо, поэтому он не особо то и нагреваться тем самым должен, не так ли?

[EUgeneUS]

Vladimirkey в сообщении #1355840 писал(а):

А что означает равновесная температура - минус 24 Цельсия?

Это означает, что если на орбиту Земли запустить абсолютно черное тело, то его температура установится в значение минунс 24 Цельсия (еще называется "эффективная температура").

Некоторое уточнение: на орбиту вокруг Солнца, такую же как у Земли, а Землю-то как раз из рассмотрения убирают, то есть "закаты и восходы", а также тепловое излучение Земли не учитываются.

[Dmitriy40]

EUgeneUS в сообщении #1355816 писал(а):

Равновесная температура на орбите Земли - минус 24 Цельсия

Это не так, должно быть +5,5°С (278,6К). Вы зря учли альбедо Земли, у черного тела оно нулевое. Это первое.
Второе, даже эта цифра сомнительна на практике - в спутниках борются не с переохлаждением, а с перегревом, даже когда они работают полностью на солнечных батареях и поглощают заведомо хуже чёрного тела (и значит должны остывать сильнее). Может конечно этот перегрев чисто локальный и достаточно простого радиатора перераспределения тепла, однако этот самый радиатор всегда стараются располагать в солнечной тени. Впрочем довод так себе.
Но есть и другой в пользу перегрева: температура лунной поверхности в подсолнечной точке достигает +127°С - а Луна не совсем чёрное тело (альбедо 0,12 и равновесная температура для неё -3°С, т.е. перегрев достигает 130°С), и парникового влияния атмосферы там нет. Практически чёрный Буран. Вот примерно такую температуру и считаю близкой к реальности, а для длительного нагрева корпуса корабля, пусть даже только с солнечной стороны, это большой перебор.

[Munin]

Vladimirkey в сообщении #1355759 писал(а):

1) Так вот, говорят если этот материал подержать в печи при высокой температуре (во много раз больше температуры ладони), потом вытащить и взять на ладонь, то не будет чувствоваться, что он горячий, не понимаю, почему?

Боюсь, у вас произошла путаница с другим материалом: аэрогелем. У него действительно есть похожие свойства, а вот с керамическими плитками я бы так экспериментировать не советовал.

[EUgeneUS]

Munin

Тут весьма популярного уровня статья про термозащиту Шаттла. И эта байка приводится:

Цитата:

Эти окрашенные в черное плитки, сделанные из кварцевого волокна, расположены там, где температура может достигать 1260 градусов Цельсия. Таких плиток на каждом челноке около 24 тысяч, и каждая плитка отличается от другой, поскольку каждая изготовлена с учетом кривизны фюзеляжа шаттла.

Их цель - разгонять поверхностный нагрев, и скорость этого разгона такова, что, вытащив из печи, плитку можно держать за края голыми руками - при том, что ее центр еще разогрет докрасна.

А Би-Би-Си, как известно, не врёт,

(Оффтоп)

а ошибается

.

[Munin]

Ну, тут всё-таки другое: края холодные, а центр горячий. Мне странно, как в печи такого можно достичь, но уже не звучит невероятно.

А насчёт ощущений рук - они сильно зависят от теплопроводности материала. Поэтому дерево наощупь тёплое, а металл холодный (или разогрет, что реже).

-- 22.11.2018 21:54:17 --

Dmitriy40 в сообщении #1355864 писал(а):

поглощают заведомо хуже чёрного тела (и значит должны остывать сильнее)

С чего бы это? Вы закон излучения Кирхгоффа забыли?

Dmitriy40 в сообщении #1355864 писал(а):

Может конечно этот перегрев чисто локальный и достаточно простого радиатора перераспределения тепла, однако этот самый радиатор всегда стараются располагать в солнечной тени.

Именно потому и располагают в тени, что иначе радиатор будет поглощать так же хорошо, как он излучает.

[EUgeneUS]

А теплопроводность этих плиток, похоже, экстремально низкая. Разница между холодной и горячей стороной около 1000 градусов на протяжении нескольких минут, если не десятков минут.