Аэродинамическое торможение с гиперболической траектории

[Андрей Астрофизический]

Так-то меня... удивил... отскок со впятеро большей скоростью.

Вы как будто, ждете от модели строгого слежения за кинетической энергией, импульсом там...
А разве эти параметры, у корабля летящего в атмосфере, остаются постоянны?
Нет. набегающие потоки чего-то там, раскаляясь, уносят. Энергию какую-то. И считать ее - простите, ад) Потому за вот этими вещами модель и НЕ следит.
Проще посчитать пошагово все силы, действующие на корабль, при его известной массе. Вот это модель и делает. По-ша-го-во. И при достаточно малом шаге (миллисекунды), у нее хорошо получается.

[Андрей Астрофизический]

Насчет достоверности модели, кстати.
Было тут еще в прошлом году, насчет нее замечание, что мол интересно ее опробовать на сильно-эллиптической орбите. Будет ли искажаться за много витков?
Я такую проверку - делал:
Дело было в декабре. Перед новым годом. Задал ей орбиту вокруг Земли - перигей 1000км, чтобы атмосфера не влияла. Апогей где-то под 500 000 км. О существовании Луны, модель при рассмотрении Земли, не в курсе.
30 декабря запустил модель, считать траекторию. С шагом 0.1 сек. И уехал, "в деревню".
Вернулся 6 января. Модель продолжала наматывать виток за витком.
И знаете что? Внимательно (под микроскопом) разглядывая траекторию, я нигде не нашел отклонения-расплывания более чем в 1 пиксель. Эллипс. Правильно построенный, и не дрейфующий за тысячи витков. Сколько их там было, я уж не помню. Но, результат меня устроил.

[Mercury127]

Я же говорю, "ромашку" оно не считает, "садитесь с первой попытки".

считает, я сам считал так, когда об Сатурн тормозил.
но у меня достаточно хороший комп, чтоб на 0,001 сек не ждать часами.

[Андрей Астрофизический]

он СКАЧЕТ даже в вашей модели, потому что это по-сути спускаемый аппарат "Аполло"?!!!  Плоское дно, которое можно повернуть под углом - это и есть аэродинамика!

Как бы - да. Не бывает совсем нулевой аэродинамики.
Но, скачет-то он при перегрузках 19g. А при вменяемых - будет лететь прямо. Аэродинамики аполло, для этой задачи мало.

А почему такой финт не может сделать птица РОК?

Потому что у нее аэродинамика круглой-жопы.
А не корпус-крыло с доп.аэродинамическими плоскостями. Почувствуйте разницу...

Стоп. Я то как раз насчитал, что у него больше!

Торцом - меньше. У него же нет такого седалища А под углом - больше. За счет этого он может маневрировать. Какой % набегающего потока, разменять на подъемную силу направленную к планете. И это ой как здорово помогает.

идею развернуть аэродинамику "вверх ногами" первым предложил именно я тут во время обсуждения торможения об Сатурн и когда ваша модель-программа еще была в зародыше. Нет?

Нет. Первым эту идею произнес именно Маск, давненько так, я уж не вспомню где и когда. Его это идея.

без такого фортеля вверх ногами вообще не получается совершать ОЧЕНЬ ЖЕСТКИЕ аэрозахваты. Верно?

Верно. Вход со скоростями, существенно превышающими местную 2-ю космическую, делается только так. Ныряя к планете "вверх-ногами". А по другому это и не возможно никак. Так что идея довольно очевидная и тривиальная)

По-сути (как я понял) ваша расчетная модель и затачиватся в итоге на такой маневр "вверх дном". Так?

В том числе, но не только. Модель много чего может делать.

И насколько я понял там нужно (выяснилось) некое высокое аэродинамическое качество (я это все зацепил лишь краем глаза)?
Возможно в этом "порок" птицы РОК по-вашему?

Именно. Без аэродинамического качества (корпус-крыло, + еще крылья), у корабля не остается вариантов, кроме как пытать экипаж запредельными перегрузками. И рисковать крайне низким снижением над планетой.

Маск об этой идее знает?

От него и почерпнуто

[alex_semenov]

Я тут поиграл с вашей моделью Андрей.
И смотрите.
Интересно девки пляшут!
Во-первых я нашел у вас в в меню форму "Дракона". Зачем нам древний "Аполлон"? "Птица Рок" больше похожа именно на "Дракон" Маска. Аэродинамическое качество у капсулы Маска 0.45 получше чем 0.38 у старичка.
Но главное.
Я перевернул капсулу. Поставил знак минус.
И вот что получил:



То что ваш алгоритм ("тетя Рита") пишет - (мол покинул...бла-бла-бла) фигня. Я понял это издержки программирования. Главное -  конечная скорость 3.81. Это не круговая но это выход на эллипс (вторая космическая у Марса 5,09 км/с. Все что ниже этого и выше 3,6 км/с - на орбите). То есть я таки сделал аэрозахват. Выход на орбиту. Так и надо. Садится сразу никто не будет. Сначала выход на орбиту аэрозахватом. И что мы имеем В ПРОЦССЕ?
Мы имеем восхитительные параметры!
Пиковое ускорение: 1.24g. Всего то!
САНАТОРИЙ!
Минимальная высота полета: 43 км. Даже Олимп не заденем (высота 21 км)!
То есть и моя любимая "птица РОК" с ее ублюдочной, куриной аэродинамикой может на Марс возить и профессоров и доцентов с кандидатами и даже их секретарш (женам не рассказываем)!!!

Хотя необходимость очень точно подобрать угол входа (до сотых градуса) сильно настораживает... Маневр действительно очень тонкий.

[Андрей Астрофизический]

То что ваш алгоритм ("тетя Рита") пишет - (мол покинул) фигня.

Дык поставьте же, Масштаб модели 10. Например. Ну или сколько потребуется. И "тетя Рита" все вам и далее посчитает.

необходимость очень точно подобрать угол входа (до сотых градуса) сильно настораживает...

Вот тут, знаете ли, и соль.
Играясь с углом входа и подбирая его до десятитысячных долей, там вообще можно получить почти все что душе угодно.
НО:
О чем при этом важно помнить. Это цифровая модель. Она в некотором роде идеализирована, в ней на одной и той же фиксированной высоте над планетой - всегда одна и та же плотность и температура...
А теперь представьте, что вы летите на планету с реальной атмосферой. Она колеблется, меняется. Сегодня там циклон, завтра антициклон, послезавтра пыльная буря. А вам надо тысячные доли ловить... ну как, посадочка? Вы поймаете тот угол, который нужен для данной конкретной атмосферы в данный час и минуту?)
Надо иметь запас для маневра, в плюс-минус разумных пределах. А не ловить тысячные доли.

И бросьте эту вредную привычку, моделировать с шагом 1 сек... поставьте 0.01.

[Андрей Астрофизический]

Вы озаботились доступным мануалом?

Да все руки не доходят А надо?)
Автопилот - ну для начала, включить галочку "Использовать автопилот".
А затем добавлять условия.
Если (выбираем из выпадающего списка, нужный параметр) -> (выбираем условие, > или < ) -> вводим значение, "в попугаях" (там будет написано, в чем) -> То ( выбираем из выпадающего списка, что сделать ) -> И вводим, на сколько.
Когда всю эту строчку заполнили, это мы задали автопилоту одно условие.
Кнопкой "добавить условие" - можно добавить еще. Их количество не ограничено, приоритет сверху вниз. Можно ставить галочку "выполнить только 1 раз".
Чтобы автопилот двигатели мог использовать, их раздел тоже надо заполнить. Сколько у нас рабочего тела, каков расход и истечение.

А вообще у меня, в планах дальнего прицела - в 3D их перевести. И, прикрутить возможность управлять "на руках".
Вот это было бы интересно

[SpaceEngineer]

А вообще у меня, в планах дальнего прицела - в 3D их перевести. И, прикрутить возможность управлять "на руках".
Вот это было бы интересно

Давайте для SpaceEngine сделаем

[Андрей Астрофизический]

Серьезно? не шутка?
Кстати: а на чем он написан?

[SpaceEngineer]

На С++

[Андрей Астрофизический]

С++

Великолепно 
Мой любимый язык.
И почему тут нету по-настоящему радостного смайлика...

[alex_semenov]

Вы озаботились доступным мануалом?

Да все руки не доходят А надо?)
Автопилот - ну для начала, включить галочку "Использовать автопилот".
А затем добавлять условия.
Если (выбираем из выпадающего списка, нужный параметр) -> (выбираем условие, > или < ) -> вводим значение, "в попугаях" (там будет написано, в чем) -> То ( выбираем из выпадающего списка, что сделать ) -> И вводим, на сколько.
Когда всю эту строчку заполнили, это мы задали автопилоту одно условие.
Кнопкой "добавить условие" - можно добавить еще. Их количество не ограничено, приоритет сверху вниз. Можно ставить галочку "выполнить только 1 раз".
Чтобы автопилот двигатели мог использовать, их раздел тоже надо заполнить. Сколько у нас рабочего тела, каков расход и истечение.

А вообще у меня, в планах дальнего прицела - в 3D их перевести. И, прикрутить возможность управлять "на руках".
Вот это было бы интересно

Ясно. Про автопилот ПРИМЕРНО ясно. Но у меня возник ряд вопросов "сверху вниз."
Я понял почему у меня сразу не получилось что-то запустить.

Distance, km - я решил что это дистанция ДО ПОВЕРХНОСТИ. И ставил 100, 1000...
Но это дистанция до центра планеты. Естественно все время "корабль врезался" и никакой траектории. Поэтому сразу не смог ничего получить. Так тупить могут и другие.
Тут надо было бы хотя бы уточнить в надписи параметра откуда его меряют. И кстати, задать параметр нельзя, не имея под рукой диаметра планеты.
Просто совет.
Далее. Угол:
angle, deg - не ясно что за угол. Хотя после первой удачной попытки ясно что дистанция меряется по оси Y. Угол - отклонение от вертикали.
И хотя это не принципиально, но, вообще говоря, я бы начальную точку моделирования задавал бы не так. Во-первых я задавал бы ВЫСОТУ НАД ПОВЕРХНОСТЬЮ планеты при падении на нее вертикально со скоростью такой то. Варьируя высоту (с углом) мы по-сути "варьируем высоту входа".  Но это непринципиально. Это вопрос удобства.
В общем это на вкус и цвет.
Это "шашечки"

Масштаб модели - можно приноровится интуитивно его подбирать но все равно остается загадкой что это за параметр. Особенно когда поле пустое гадаешь ставить тут 1 (мол один к одному) или 100 (в смысле процентов?) В общем, "Приборы! 20! Что двадцать? А что приборы?!"


"Остановить при выходе на орбиту" ясно как день.
Step, sec - тоже очевидно если понимаешь что это ПОШАГОВАЯ модель. А если нет?


Теперь ПО СУЩЕСТВУ. О "ехать".
Форма, масса... - все ясно. хотя скажем форма куба... Это берется его Сx? При том какая? У разных форм не просто разная Сx она под разным углом разная. Но судя по тому что никаких способов уточнить это нет, то он видимо все же фиксируется раз и на всегда?
Если так, то это ПЕРВОЕ огрубление модели. Ясно что в реале  Cx меняется и очень сильно.

А вот и первый важный  вопрос
Лобовая площадь, кв.м. Один из ключевых параметров. И сразу вопрос- он ФИКСИРОВАН до конца моделирования? ПО всей видимости да. Ибо нет никаких настроек на его изменения в меню.
И согласитесь, это одно из самых грубых огрублеинй.
Я рассчитывая прицу РОК взял всю площадь "задницы" перпендикулярно потоку. Но если хренька повернется к потоку набегающей атмосферы градусов на 45 (максимизация подъемной силы, по всей видимости) то мидель уменьшится в 0.7071 раза.

Max Lift-to-Drag Ratio - да. Ясно. Хорошо что дана ссылка. Очень кстати. Но опять же. Этот показатель обычно меняется и достаточно сильно (в разы!) в зависимости от угла атаки. Понятно, что вводить это - это по сути строить базу данных с эпюрами Сx, Сy. Нужно графики даже видеть...
Я понимаю что изначально были задачи скромней. И все же надо понимать степень ГРУБОСТИ модели тут.

Остановить при превышении g. Все понятно. Астронавты/космонавты/тайконавты/чучхенавты/истинные арийцы даже померли. Алес капут. Хотя не думаю что это так важно. Если вы видите пиковое ускорение 19  в результатах моделирования вам и так все ясно. Если начнете экономить строчки в меню (такое всегда возникает) можете эту удалить.Не думаю что она важная.

Скорость изменения LtDR k - вот. Первое настоящее недоумение. КАК ЭТИМ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ?
Идея интуитивно понятна. Вы как бы начинаете КРУТИТЬ аппарат, меняя угол атаки. По-сути в вашей модели меняется  изначально заданное значение LtDR.
Я догадался (и был прав) что задав LtDR отрицательным (-0.45 например) вы направите вектор подъемной силы К ПЛАНЕТЕ. Но в чем измеряется скорость изменения угла атаки? Положительный, видимо увеличивает, отрицательный уменьшает?
Ну и есть параметр  Max LtDR k. Это понятно. Доходим до него и останавливаемся. НО! Означает ли это что угол атаки (и аэродинамическое качество) можно только увеличивать?
А если я переверну аппарат "вверх дном"? Тогда МАКС.... я могу только УМЕНЬШАТЬ угол атаки. Верно?
Ну я задал 0 в начале и хочу макс дать -0.45. "Макс" в смысле вектора тяги по модулю. Но 0 болшье -0.45. Да, я могу задать скорость -0.1 ед/сек (например) и тогда у меня LtDR k, наверное будет уменьшаться. Но тогда я не могу поставить точку остановки этого поворота. Верно?
В общем тут или не дароботанно или я чего-то не понял.

Кстати. Замечание по ходу. Несущественное. Но прикольное.
Десятичная точка должна быть точкой (не запятой) и ни в коем случае нельзя отделять разряды пробелами.
Скажем, нельзя задавать "200 000" кг. Надо писать "200000" кг. Прикол не в том, что нельзя так, а что программа это не контролирует,  модель это глотает и начинает вести себя как-то странно. У меня, например, уходила в аут и прогнозировала сколько-то суток расчета.
Хорошо что есть кнопка "стоп"  Полезная!

Возвращаясь к углу атаки, подъемной силе и площади. Они связаны. И если мы собираемся на основании вашей модели СРАВНИВАТЬ разные подходы к ФОРМЕ летательного аппарата, то модель придется делать сложней.
Намного. Учитывать переменность площади и взаимосвязь по сути тормозной силы и подъемной от угла.
Пока что я играться с управлением подъемной силой не взялся (вернее не получилось) потому что не ясны единицы изменения и принцип.
Угол начинает менять когда? Сразу же с момента старта модели? То есть я должен оценить сколько времени моя модель летит до начала входа в атмосферу? А как это сделать не на глаз? Вообще непонятно как задавать и наблюдать результаты такого уточнения.
В общем, Андрей, расскажите об этом механизме поподробней.
Его назначение, возможности и ограничения.
Возможно я вообще все понял неверно.

ГЛАВНЫЙ ВОПРОС.
Он меня особо мучает (можете на все предыдущие сразу не отвечать, но на этот ответьте)
Когда мы задаем аэродинамическую подъемную силу, скажем в 1.5 или -1.5 (вверх дном) это ВЕКТОР как направление при моделировании?
Он всегда автоматически направлен от или к центру планеты?
Второй вариант (самый логичный) он перпендикулярен текущему вектору скорости?
То есть модель предполагает что аппарат хорошо ориентируется в пространстве и сам поворачивает заданный угол атаки так что бы он всегда был к набегающему потоку?
Скорей всего так.
Но уточните.

Переходим к двигателям.
Не игрался. Но идея ясна. Учитывая что у нас есть Луна.
Тут один вопрос. Тяга осуществляется против МГНОВЕННОГО вектора скорости?
По логике - так.
Но опять таки скажите да или нет.

(по-сути я вам набросал тезисы к мануалу, который вы никак не составите. верно?)

Автопилот. Классная штучка судя по результату последней вашей модели.  Но чтобы возникли вопросы по нему надо попробовать с ним поиграться. А руки не дошли (просто нет интересной мне задачи где он бы понадобился). Это как нибудь позже.

[Андрей Астрофизический]

Отвечаю, по порядку

Масштаб модели - можно приноровится интуитивно его подбирать но все равно остается загадкой что это за параметр.

Изначально, модель строится в некой "области пространства". Ограниченных габаритов. И, если корабль покидает эту область - то модель пишет, мол, "покинул по гиперболической траектории...", Хотя там может быть никакая не гиперболическая. Пространство моделирования он покинул.
Масштаб модели, позволяет именно задать размеры этого пространства. До сколь мы продолжаем считать, а не останавливаем симуляцию. И, для него, единица пропорциональна расстоянию от стартовой точки до центра планеты.
Грубо говоря, если мы поставили масштаб 1. И, стартовое расстояние от планеты a. То, в центре отсчета координат у нас планета, в координатах (0,a) стартует корабль, а пространство моделирования = от (-2a,-2a) до (2a,2a)
Если же мы ожидаем, что у нас будут сильно-эллиптичные орбиты. Можем увеличить масштаб. Поставим 10 - тогда - планета по прежнему в центре координат, и корабль по прежнему стартует из координат (0,a). Но, пространство моделирования стало от (-20a, -20a) до (20a, 20a)

Лобовая площадь, кв.м. Один из ключевых параметров. И сразу вопрос- он ФИКСИРОВАН до конца моделирования? ПО всей видимости да.

Да, и в принципе это пожалуй самое сильное огрубление которое мне самому мозолит глаза. Но это надо основательно переделывать аэродинамическую модель... когда-нибудь я соберусь это сделать)

Max Lift-to-Drag Ratio - да. Ясно. Хорошо что дана ссылка. Очень кстати. Но опять же. Этот показатель обычно меняется и достаточно сильно (в разы!) в зависимости от угла атаки.

И это собственно, туда же. Это надо виртуальную аэродинамическую трубу соорудить, чтобы высчитать все параметры аппарата произвольной формы для любого угла атаки)

Скорость изменения LtDR k - вот. Первое настоящее недоумение. КАК ЭТИМ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ?
Идея интуитивно понятна. Вы как бы начинаете КРУТИТЬ аппарат, меняя угол атаки. По-сути в вашей модели меняется  изначально заданное значение LtDR.
Я догадался (и был прав) что задав LtDR отрицательным (-0.45 например) вы направите вектор подъемной силы К ПЛАНЕТЕ. Но в чем измеряется скорость изменения угла атаки? Положительный, видимо увеличивает, отрицательный уменьшает?
Ну и есть параметр  Max LtDR k. Это понятно. Доходим до него и останавливаемся.

А вот тут нет.
Дело тут, вот в чем... Когда мы задаем кораблю некие стартовые параметры, они в этой модели остаются неизменны вплоть до завершения моделирования. ЕДИНСТВЕННЫЙ на данный момент, способ изменять параметры корабля в процессе моделирования, это автопилот. Т.е. только он может, по ходу полета что-либо в корабле изменить.
Так вот.
Скорость изменения LtDR k - скорость изменения подъемной силы, скорость изменения угла атаки. Как быстро корабль может развернуться из одного крайнего положения, в другое крайнее?
Автопилот-то может мгновенно выдать кораблю команду - "разворачивайся". Многотонный корабль не развернется мгновенно. Вот этот параметр определяет, с какой скоростью эта команда будет выполняться. И, если автопилот выключен, то параметр Скорость изменения LtDR k, вообще никак и ни на что не влияет, параметры корабля остаются неизменны.
Max LtDR k. - его вы поняли неверно. Он берется по модулю, это тот предел, до которого можно изменять аэродинамику корабля как в плюс, так и в минус. Опять же, это имеет значение только для автопилота.

Десятичная точка должна быть точкой (не запятой) и ни в коем случае нельзя отделять разряды пробелами.
Скажем, нельзя задавать "200 000" кг. Надо писать "200000" кг.

Верно) сыроват интерфейс, согласен.

Угол начинает менять когда? Сразу же с момента старта модели?

Угол меняют - срабатывающие команды автопилота, и только они. Условие сработало - автопилот дал кораблю команду - корабль начал ее выполнять, с той скоростью поворота на какую способен.
Если автопилот никаких команд не давал, корабль летит не меняя своих параметров. То же самое касается и двигателей - включить их может только автопилот.

Когда мы задаем аэродинамическую подъемную силу, скажем в 1.5 или -1.5 (вверх дном) это ВЕКТОР как направление при моделировании?
Он всегда автоматически направлен от или к центру планеты?
Второй вариант (самый логичный) он перпендикулярен текущему вектору скорости?

Аэродинамическая подъемная сила всегда считается перпендикулярной к текущему курсу. Будет он по касательной к планете, или по вертикали - это уж как повезет. С заоблачными значениями аэродинамических параметров, аппарат и мертвые петли в атмосфере делать способен. Именно благодаря перпендикуляру к текущему курсу.

Переходим к двигателям.
Тут один вопрос. Тяга осуществляется против МГНОВЕННОГО вектора скорости?

Повторюсь, команды двигателям отдает автопилот. В его распоряжении, 4 команды для этого. Можно задать импульс по курсу, против курса, перпендикулярно курсу "наружу-от планеты", или "внутрь". Так же автопилотной команде указывается время работы двигателей в секундах.

Автопилот - просто нет интересной мне задачи где он бы понадобился

Строго говоря, это вообще любая задача аэробрекинга чего угодно и куда угодно. Вашу птицу-Рок мы красиво посадили без ловли сотых долей градуса, после того как включили автопилот. Можно ловить сотые и тысячные, недостижимые в реальной навигации межпланетного перелета и входа в реальную атмосферу... А можно запрограммировать автопилот, и по-пробовать по-швырять его в планету под разными углами, наблюдая как он разруливает все к нормальной посадке

[elind]

"Ну вот, теперь всё понятно". Извиняюсь за предыдущие претензии.
По крайней мере, ясно, что куда и в каких пределах вводить, и когда введённое - фигня.
Есть только вопрос по "Скорость изменения LtDR k" - в чём она измеряется. Т. е., ввожу я 2, это значит, что аэродинамическое качество меняется на "2 единицы" в секунду (и корабль с Max LtDR k 0.45 повернётся "с ног на голову" за 0.45 секунд), или за две секунды корабль разворачивается от -Max LtDR k до Max LtDR k?
И ещё - возможно ли сделать выгрузку начальных данных и программы полёта в табличке - а то каждый раз скринами таскать неудобно.

[Андрей Астрофизический]

Есть только вопрос по "Скорость изменения LtDR k" - в чём она измеряется. Т. е., ввожу я 2, это значит, что аэродинамическое качество меняется на "2 единицы" в секунду (и корабль с Max LtDR k 0.45 повернётся "с ног на голову" за 0.45 секунд), или за две секунды корабль разворачивается от -Max LtDR k до Max LtDR k?

Именно скорость, т.е. единиц в секунду.
Если допустим скорость 0.1, то поворот от 0 до 1 займет 10 секунд.

[alex_semenov]

Я тут немного посидел с клочком бумаги и мне понравилась идея глайдера в целом.
Пусть у нас есть чудо-глайдер способный на гиперболической скорости плиссировать "вверх ногами" в верхних солях атмосферы планеты. Типа:



Только поверхность должна быть вверху а не внизу.
Допустим все так.
Он попадает в "серебряный слой" (на некоторой удобной для него высоте над планетой) и создав перевернутую подъемную силу (направленную к центру планеты) начинает вращаться на гиперболической скорости входа v вокруг планеты (при этом медленно сливая эту свою скорость v  до орбитальной v₀)
При первом входе на его борту возникнет следующая ситуация:



центробежная сила ma (удерживающая грайдер в "серебрянном слое" на принудительной круговой "орбите") равна центростемительной силе (первое слагаемое) минус местная сила тяжести (второе слагаемое).
g₀ - местное ускорение свободного падения.
Например на Марсе g₀ =0,378 g земного.
v₀ - местная первая космическая и она равна для Марса 3,55 км/с.
Введем коэффициент гиперболичности скорости:



Он показывает во сколько раз скорость вхождения в атмосферу планеты глайдера превышает местную первую космическую. Или во сколько раз надо сбросить скорость, что бы выйти на орбиту данной планеты.
Учитывая, что:



тогда:



То есть ускорение, которое пассажиры испытают на борту глайдера при первом обороте:



Например, вы влетаете в атмосферу Марса на 10 км/с. Это значит что k = 10/3,55 = 2,8169. Значит ускорение на борту 0,378g (2,8169²-1)=2,56g
Если входите на скорости 15 км/с - 6,23g
На скорости 20 км/с - 11,3g
То есть, по перегрузкам если на 15 км/с еще терпимо, то уже на 20 км/с нет.
Это - в красивой тероии.
Практика же может все это испортить. Подобный чудо-глайдер с хорошей гипераэродинамикой будет планировать в настолько чудовищном по температуре потоке плазмы, что вряд ли получится манерв на 10 км/с.
Напомню. Что тупые спускаемы аппараты...




... потому и делают такими предельно "тупыми" что бы ударный слой плазмы был как можно дальше от поверхности аппарата.  И то, приходится ту очень тщательно теплоизолировать, защищать или охлаждать. Тупость - первый (и основной) рубеж защиты от больших скоростей.
Но наш чудо-глайдер (с аэродинамическим качеством заметно выше 1), скорей всего, себе подобную "тупость" и отстраненность позволить не сможет.
Но как тогда его защищать от плазмы?

Ps
В атмосферу Сатурна на таком чудо-глайдере можно влетать... на скорости  70-80 км/с (без учета тепловых эффектов).
g₀ =1,07 от земного.
Первая космическая у Сатурна 25,5  км/с.
Значит при гиперболической скорости 70-80 км/с ускорение на борту будет 6,9-9,4g.
Тяжковато, но можно потерпеть (может в спецванне с водяным дыханием?)
Фантазировать так фантазировать!

[Андрей Астрофизический]

Он попадает в "серебряный слой" (на некоторой удобной для него высоте над планетой) и создав перевернутую подъемную силу (направленную к центру планеты) начинает вращаться на гиперболической скорости входа v вокруг планеты (при этом медленно сливая эту свою скорость v  до орбитальной v0)

Вообще-то, все не так.
Модель моя, среди прочего, при подсчете перегрузок учитывает, что это векторы. Гравитация к планете, аэродинамические перегрузки поперек курса, и перегрузки торможения... А потом сумма векторов мгновенных ускорений переводится в скаляр перегрузки.
В большинстве этапов посадки, львиная доля перегрузок - от лобового сопротивления. Т.е. от торможения.
Так что ваши последующие формулы, описывают идеализированный случай. По факту туда вмешивается много факторов - на первом входе скорость максимальна, что с одной стороны усиливает и аэродинамические эффекты, а с другой обязывает не нырять в плотные слои атмосферы слишком рано, чтобы не огрести запредельных перегрузок. Оптимальная траектория "перевернутого планера" это не совсем "вращение на одной постоянной высоте". Не так.

Но наш чудо-глайдер (с аэродинамическим качеством заметно выше 1), скорей всего, себе подобную "тупость" и отстраненность позволить не сможет.
Но как тогда его защищать от плазмы?

Зато он может позволить себе, маневрирование. И это позволяет ему, избегать тех слоев атмосферы, в котором "здесь и сейчас" он получил бы слишком большой нагрев. Аполлоны и союзы сбрасывали орбитальную скорость достаточно быстро, энергично, с значимыми перегрузками - и значительным энерговыделением, нагревом на секунду спуска.
Гиперзвуковой аппарат имеет возможность растянуть этот спуск почти на сколько угодно - хоть на несколько витков вокруг планеты. И тем самым снизить энерговыделение на поверхности в секунду времени, в разы.

[alex_semenov]

Модель моя, среди прочего, при подсчете перегрузок учитывает, что это векторы. Гравитация к планете, аэродинамические перегрузки поперек курса, и перегрузки торможения... А потом сумма векторов мгновенных ускорений переводится в скаляр перегрузки.

Конечно. Так правильней.
Но если у вас глайдер, то входя в поворот под небольшим углом атаки (толко уже затормозив он будет этот угол увеличивать) сила лобового сопротивления (торможения) будет ничтожной по сравнению с аэродинамической центробежной и по-сути в начале ею можно принебречь.
При оценке границ.

В большинстве этапов посадки, львиная доля перегрузок - от лобового сопротивления. Т.е. от торможения.

Это если у вас действительно хороший лоб или сразу большой угол атаки.
Ну как у моей версии "птицы РОК"

Так что ваши последующие формулы, описывают идеализированный случай. По факту туда вмешивается много факторов - на первом входе скорость максимальна, что с одной стороны усиливает и аэродинамические эффекты, а с другой обязывает не нырять в плотные слои атмосферы слишком рано, чтобы не огрести запредельных перегрузок. Оптимальная траектория "перевернутого планера" это не совсем "вращение на одной постоянной высоте". Не так.

Может быть. Но в некой идеализации получается так. То есть все же даже идеальный аппарат ограничен по гиперболической скорости входа.
Вот смысл этих моих упражнений "на салфетке"

Но наш чудо-глайдер (с аэродинамическим качеством заметно выше 1), скорей всего, себе подобную "тупость" и отстраненность позволить не сможет.
Но как тогда его защищать от плазмы?

Зато он может позволить себе, маневрирование. И это позволяет ему, избегать тех слоев атмосферы, в котором "здесь и сейчас" он получил бы слишком большой нагрев.

Я согласен. Но суть в том что слишком большой нагрев он получит всюду. Даже в очень высоких слоях атмосферы.
Пусть неболшая прлотность, но слишком большая скорость. Этот поток будет работать как радиация. Все тепло окажется не перед аппаратом а в нем.
Хотя тут можно только гадать. Тот же "Авангард" например. Возможно там не только супераппараты но и какие-то хитрые технлогии управления плазмой?
Скажем электрические поля? Магнитные?

Аполлоны и союзы сбрасывали орбитальную скорость достаточно быстро, энергично, с значимыми перегрузками - и значительным энерговыделением, нагревом на секунду спуска.

Да понятно. Но это потому что у них очень тупой лоб. Тупость гонит ударную волну очень далеко от самого аппарата. Поэтому аппарату достаются проценты этого тепла. Но глайдер не туп. Он обтекаем. И значит плазма будет у самой кромки.

Гиперзвуковой аппарат имеет возможность растянуть этот спуск почти на сколько угодно - хоть на несколько витков вокруг планеты. И тем самым снизить энерговыделение на поверхности в секунду времени, в разы.

Вы не улавливаете нюанса.
Нет тупого входа? Нет защиты от чудовищно-горячей плазмы.
Просто так задачу глайдера не решить. За счет маневрирования.
Да, шаттлы что-то такое делали. Но шаттлы сливали всего лишь 8 км/с. А мы собираемся слитвать гиперболическую скорость. Это разные вещи. Со второй космической до сих пор приходили только "тупорылые" капсулы. Потому что они лучше защищены от термического удара.
Глайдеру нужна некая чудо-технология.
Без нее ничего не выйдет.

[Андрей Астрофизический]

Вы не улавливаете нюанса.
Нет тупого входа? Нет защиты от чудовищно-горячей плазмы.

Напротив, это вы не уловили.
Нет тупого входа - эта защита становится не нужна (менее нужна, если быть точным).
1) Капсула аполлона или там, тот же шаттл. Сбрасывает скорость 8км/с за допустим 200 сек. Огрубленно-усредненно. И при торможении в секунду выделяется энергия Xm. Где m - масса нашего аппарата. И львиная доля Y ее уносится плазмой, потому что ударная волна отстранена от корпуса. Итого, при массе m и эффективности отвода тепла плазмой, Y, тепловыделение на корпусе корабля Q = Xm/Y
2) Гиперзвуковой аппарат, растягивает сброс тех же 8км/с, на допустим 2000 сек. Так же огрубленно-усредненно, он может и дальше. И при торможении в секунду выделяется энергия Xm/10. Увидели?
Ее конечно плазмой уносится куда меньше. Y у гиперзвукового планера получится куда хуже, чем у "тупой боеголовки". Это есть факт.
Но:
тепловыделение на корпусе гиперзвукового планера, в секунду
Q = Xm/10Y
И даже если у вас в разы худший Y, Вы все равно получаете более мягкие, щадящие условия для корпуса планера.

Почему это "не заметили", ранее, когда делали боеголовки? Очевидно же. Боеголовке надо сразу лететь к цели. А не размазывать свою кинетическую энергию по планете за несколько витков. Для боеголовок такой метод входа неприемлем, а для межпланетных аппаратов - самое то.

В реальности же и по факту, разница там даже не в десять раз, а куда больше. Гиперзвуковой планер может себе позволить и это регулировать, в некоторых пределах.

[Poleno]

Он попадает в "серебряный слой" (на некоторой удобной для него высоте над планетой) и создав перевернутую подъемную силу (направленную к центру планеты) начинает вращаться на гиперболической скорости входа v вокруг планеты

На такой скорости оно будет идти через атмосферу в окружении слоя плазмы.
Вы уверены, что плазма взаимодействует с обтекаемым предметом так же как и газ?
Т.е. обеспечивает ли форма тела подъёмную силу при движении через плазму?