Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1960, H. 12 - Aerodynamiska problem på gränsen till världsrymden, av Sune Berndt
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Aerodynamiska problem
på gränsen till världsrymden
Professor Sune Berndt, Stockholm
På de höjder där jordsatelliter går fram,
ovanför 150 km höjd, är atmosfären mycket tunn;
dess tryck är mindre än 10~8 gånger trycket vid
marken. En satellits hastighet, i och för sig
aktningsvärd (den är av storleksordningen 8
km/s), räcker inte till för att ge något annat
än ett mycket lågt dynamiskt tryck; det svarar
mot hastigheter mindre än 1 m/s vid marken.
Icke desto mindre är en satellits luftmotstånd
av väsentlig betydelse eftersom det bestämmer
satellitens livslängd. På de höjder där meteorer
förgasas råder också lågt tryck, och de
aerodynamiska fenomenen därvid är delvis av
samma natur som vid satelliters flykt. Vad som här
i första hand skall betraktas är
motståndsproblemet för en satellit, men något skall också
sägas om strömningsproblem vid meteorer.
Kinetisk gasteori
I)et fundametalt viktiga är vid dessa problem
att luften är så tunn att molekylernas fria
medelväglängd är större än satelliten. Man bru-
Sammandrag av föredrag i Föreningen för
Skeppsbyggnadskonst och Flygteknik den 17 november 1958.
533.6.011.8 : 523.4
kar beteckna förhållandet mellan dessa som
Knudsen-talet:
X
R
där / är den fria medelväglängden och R en
typisk längd hos satelliten. Talet benämnes
efter den danske fysikern Knudsen, som i
seklets början experimentellt verifierade den av
Maxwell och andra uppställda kinetiska
gasteorien. På stora höjder är Knudsen-talet alltså
mycket större än 1. För att få en klar bild av
vad detta innebär, måste vi erinra oss hur den
kinetiska gasteorien beskriver luften.
Luften består av molekyler av olika slag, vilka
rör sig fritt och oregelmässigt allt medan de
oupphörligt kolliderar med varandra. Luftens
inre energi återfinnes till väsentlig del som
rörelseenergi hos molekylerna. Vid
termodynamisk jämvikt är medelhastigheten c hos
molekyler med molekylvikten m given av
c» = 3-r
m
där T är den absoluta temperaturen och R är
den universella gaskonstanten. Två viktiga
slutsatser följer omedelbart härur:
Molekylernas medelhastighet är av samma
storleksordning som ljudhastigheten a i en gas
av molekyler av enbart vikten m (eftersom
ef — y (R/m) T i en ideell gas; c — |/Tt/ya;
y = Cp/Cv = förhållandet mellan specifika
vär-mena). Lätta molekyler har högre hastighet än
tunga, energien är lika (i en joniserad gas är
sålunda elektronernas medelhastighet mycket
större än de positiva jonernas).
Det skulle föra för långt att här närmare gå
in på hur man beräknar den fria
medelväglängden för luftens molekyler; det får räcka
med att påminna om det samband som råder
mellan medelväglängden l och viskositeten /.i:
X = ]/nyj 2 ■
ga
10-
t
Fig. 1. Atmosfärens tillstånd på olika höjder; p0
betecknar trycket vid marken.
innebärande att Reynolds’ tal definierat med
Å och a är av storleksordningen 1.
Den fysikaliska bakgrunden härtill är natur-
299 TEKNISK TIDSKRIFT- 1960 H. 13
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
