The problem of choosing the physicochemical model, which can adequately describe the processes in a shock wave, is the general problem to be solved when the purpose is to calculate the radiative heat transfer of the returning spacecraft with velocity greater than 10 km/sec. The most accurate is the collisional-radiative model which can be applied for calculating of radiative heat transfer in a shock wave. It accounts for electron transitions for atoms and ionization due to collisions by particles and consumption and emanation of photons. This model precisely describes the mechanisms involved in the real gas and doesn’t require additional assumptions of excited states population and choosing ionization rates for electron collision. This paper includes analysis of radiation flux moving forward to surface of returning spacecraft in two assumptions: equilibrium population of electron states for atoms, non-equilibrium population obtained by solving kinetics for atom levels in a shock wave.
collisional-radiative model, shock wave, superorbital reentry
При расчете радиационного теплового потока около аппаратов, входящих в атмосферу со скоростью
V > 10 км/с, важной задачей является выбор физико-химической и радиационной моделей, которые могли бы адекватно описать протекающие процессы за ударной волной. Лучшей моделью для решения задачи переноса излучения в ударном слое является радиационно-столкновительная модель, которая описывает всю совокупность процессов, происходящих в высокотемпературном газе. К этим процессам относятся: возбуждение электронных состояний атомов, ступенчатая ионизация, излучение и поглощение фотонов. Данная модель наиболее точно описывает механизмы, происходящие в реальном газе, и не требует делать дополнительных предположений о заселенности возбужденных состояний и выбора константы скорости ионизации атомов электронным ударом. В данной работе на основе решения модельной задачи проводится сравнительный анализ вклада различных процессов в формирование структуры ударного слоя. Проводится сравнение величин радиационного потока, падающего на поверхность спускаемого аппарата, при допущении равновесного заселения атомов и при детальном расчете поуровневой кинетики в ударном слое.
радиационно-столкновительная модель, ударная волна, сверхорбитальный вход
