飞行器重返大气层时发热并不是由于摩擦吗?

When a spacecraft reenters the atmosphere, the heat of reentry is not (primarily) caused by friction, but by adiabatic compression of air in front of the spacecraft.

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_common_misconceptions 这里提到的

这种绝热压缩,和空气摩擦的区别在哪里呢?

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5个答案
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橡树村科学松鼠会成员,化学博士

2013-11-14 03:37

一般在大气层外运行的飞行器的运行速度都是远远超过音速的。

空气分子的运动速度基本上是音速。这样,当飞行器进入大气层后,挤压空气的时候,因为飞行器的速度远远高于空气分子的运动速度,空气分子是来不及离开飞行器的运行轨迹的,从而被飞行器挤压,压缩,因为也来不及散热,这个过程基本上类似于绝热压缩过程。

绝热压缩会导致温度升高。

摩擦则来源于空气分子与飞行器碰撞产生的热。当飞行器的速度足够高的时候,相对绝热压缩产生的热而言,摩擦产生的热要小得多。

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空气团被压缩过程中受到外界环境对其做功,做功功率由外界决定。空气团与环境热交换是由空气自身的属性决定的。当环境对气团做功功率远远大于空气团与环境间热交换的速率时,通过热交换损失的能量相比于做功得到的能量可忽略不计,被定性为“绝热过程”。由于外界做功,空气团获得了很多能量,又不能传递给环境。那么,能量一直积聚在空气团内,转化为空气团内能,表现为气团温度升高。
举个例子,使用气筒为自行车打气时,如果抽拉活塞很快,气筒壁将变热。因为快速向下压活塞压缩筒内空气近似于一个绝热压缩过程。

摩擦过程则很好理解,不解释了。

飞行器返回大气层过程中,是绝热压缩过程产热多还是摩擦产热多,无法通过主观臆断得到,必须建立模型模拟计算。

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关注一下,以前思考过关于流线型外形再入大气层和传统型再入大气层的优劣,想知道流线型再入时(绝热材料会需要很多。。),绝热压缩会不会减少很多?外壳温度会不会低很多?
目前没有航天器采用流线型再入,就是航天飞机也是肚子向下再入,是不是在极端超高音速的情况下,很多流体动力学已经不起作用了?

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空气是热的不良导体。飞行器在返回地球着陆的过程中,从功能关系看是重力做功产热。

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宇航员要是从太空掉下来 会不会也烧没了

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