Domanda:
Perché il Concorde era dipinto di bianco e non di nero?
Sean
2018-05-06 21:39:32 UTC
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È risaputo che il motivo dichiarato per cui il Concorde è stato dipinto prevalentemente di bianco era per mitigare i problemi di riscaldamento.

Tuttavia, dato che la fonte dei problemi termici del Concorde non era " t eccessiva esposizione alla radiazione solare, ma, piuttosto, conduzione diretta e convezione del calore di compressione, sono confuso; in tal caso, il Concorde non avrebbe dovuto essere verniciato di nero (o quasi nero), come l'SR-71, per irradiare meglio il calore?

Anche la vernice bianca può ancora essere effettivamente "nera" alle lunghe lunghezze d'onda dell'infrarosso che comprenderanno le lunghezze d'onda radiative dominanti alle temperature raggiunte dallo scafo. Non sono sicuro che questo sia vero per la vernice del Concorde, ma molti materiali "sembrano" diversi nell'infrarosso rispetto al visibile. Un wafer di silicio, ad esempio, ci sembra grigio scuro opaco ma solo una punta di piedi nell'infrarosso è piuttosto simile a una finestra trasparente.
L'SR-71 era soggetto alla [Rule of Cool] (http://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/RuleOfCool).
Cinque risposte:
#1
+43
Dave
2018-05-06 22:07:25 UTC
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C'è una discussione qui che vale la pena leggere, ma in breve i requisiti erano semplicemente diversi. Alcuni dei punti chiave,

Non mi sarei aspettato che il finestrino della cabina di pilotaggio fosse la parte più calda dell'SR-71. Ottime referenze.
Le conduttività termiche di alluminio e titanio fanno una grande differenza. Il titanio puro ha 22 W / mK e il Dural ha 147 W / mK. Ciò significa che la superficie del Concorde potrebbe distribuire il carico termico tra i punti caldi e freddi molto più facilmente rispetto agli SR-71.
@ke4ukz: Immagino sia in parte perché il tettuccio dell'SR-71 sporge nel flusso d'aria e fa sì che molta più aria si accumuli e si comprima di fronte ad esso rispetto alle altre parti dell'SR-71. Inoltre, non è, in senso stretto, la parte più calda dell'SR-71 - quell'onore va ai motori, la parte più calda etichettata nel diagramma di cui cuoce a 1050 F e gli ugelli non sono etichettati, ma, seguendo la codifica a colori del diagramma, sembra che potrebbero arrivare fino a 1200 F o anche più caldi. :-P
@Dave, il tuo collegamento alle temperature dell'SR-71 è interrotto. L'ho sostituito con uno che penso sia lo stesso (mostra la stessa temperatura sul finestrino dell'abitacolo)
#2
+18
Level River St
2018-05-07 05:15:58 UTC
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La temperatura media della pelle del Concorde era di 92 ° C (365 K). Calcolando la radiazione del corpo nero utilizzando la legge di Stefan Boltzmann otteniamo 1006 W / m². Questo è il flusso di calore massimo possibile con una radiazione perfetta, e molto simile al flusso di calore della radiazione solare, che è anche di circa 1kW / m² sulla superficie terrestre in assenza di nuvole (e un po 'più alto alla tipica altitudine di crociera del Concorde.)

Tuttavia, come altri hanno sottolineato, a queste temperature il Concorde irradierebbe nel lontano infrarosso, ed è perfettamente possibile avere una vernice selettiva che appare bianca nella regione visibile (riflettendo gran parte del calore luce solare) mentre si irradia anche nella regione degli infrarossi.

`+ 1` Correlati (dal punto di vista della fisica): [Perché gli RTG hanno colori diversi?] (Https://space.stackexchange.com/q/18100/12102) e anche [Qual è la funzione di questo array di quelli che sembrano specchi su TESS?] (https://space.stackexchange.com/q/26544/12102)
Conosco un po 'le superfici selettivamente emissive e, per quanto ne so, quelle efficaci sono più recenti del progetto del Concorde. Alcuni materiali possono ottenere qualche vantaggio in modo abbastanza semplice, ma trasformarli in una vernice non è banale
#3
+6
XRF
2018-05-07 00:57:02 UTC
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Il Blackbird era nero quindi poteva assorbire le radiazioni, non così poteva emettere radiazioni. Guarda il predecessore di Blackbird, l'A-12, è abbastanza facile trovare immagini dell'A-12 con finitura lucida o parzialmente lucida. Il Blackbird e l'A-12 si sono spostati su una finitura nera assorbente radar per motivi di osservabilità, volare ai margini dello spazio significa un ambiente più scuro rispetto a quello inferiore nell'atmosfera, quindi i requisiti di mimetizzazione sono diversi da quelli di un jet da combattimento. Tutte le emissioni termiche che si verificano lo fanno ben al di fuori dello spettro visibile.

Per raggiungere il punto in cui è vantaggioso per la dissipazione termica che l'aereo sia dipinto di nero, significa raggiungere il punto in cui l'aereo emette di più energia come radiazione che assorbe nello spettro visibile. A quel punto l'aereo nero sarebbe più luminoso di un aereo bianco.

L'esempio A-12 che fornisci è carino, anche la Pepsi Concorde ha navigato a una velocità inferiore (M1.5-1.7 a seconda della fonte) a causa della vernice più scura.
@XRF il colore della vernice ha molto poco a che fare con le sue radiazioni e con le sue caratteristiche di invisibilità. La vernice nera come nella risposta di Dave aveva a che fare quasi esclusivamente con l'emissione / assorbimento di calore. E in termini di punto di osservazione, l'SR-71 e le varianti di attraversato lo spazio aereo nemico così in alto che anche con un rivestimento brillante di vernice, sarebbe difficile e inutile tentare di acquisirlo visivamente. Tieni presente che anche vederlo sul radar (di cui i sovietici erano capaci con i loro radar più recenti) non significa quasi essere in grado di provare la sua esistenza NÉ abbatterlo.
@Jihyun ho modificato per aumentare la chiarezza. Le emissioni termiche a queste temperature (e il radar per essere onesti) si verificano al di fuori dello spettro visibile. L'SR-71 si è evoluto dal più veloce A-12 con l'obiettivo di ridurre l'osservabilità (un A-12 è stato colpito da un missile). La vernice era assorbente dai radar e copriva l'intero corpo per questo motivo, le preoccupazioni termiche erano importanti solo in un numero limitato di luoghi. L'osservabilità non si limita all'acquisizione, è più difficile ottenere una buona immagine di un soggetto a basso contrasto. Gli U2 sono passati dal grigio a uno schema di verniciatura simile più o meno nello stesso periodo per gli stessi motivi.
Sì, ho sentito anche di quell'incidente ravvicinato. Hai colto la mia curiosità. Ho scoperto che i vietnamiti avevano hardware simile ai sovietici, ma nel complesso erano molto meno capaci di usarlo, quindi (parallelamente al rapporto ufficiale declassificato) presumo che riuscissero a malapena a rilevare una firma sufficiente per un lucchetto, invece estrapolando un vantaggio e usando una tecnica di fucile nella speranza di un colpo, come hanno fatto i sovietici con i precedenti sorvoli dell'U-2. Inoltre, tieni presente che l'U-2 ha volato a oltre 10.000 piedi più in basso rispetto all'SR-71 e alle varianti.
#4
+5
Jihyun
2018-05-06 22:10:01 UTC
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Bella domanda. Ci sono due ragioni principali per la colorazione specifica del Concorde: l'assorbimento di calore e l'emissione di calore. La chiave del suo schema di colori è nei materiali utilizzati nella costruzione di ogni aereo.

Il Concorde era realizzato in alluminio, che emette calore in modo molto più rapido ed efficace rispetto alla pelle in titanio dell'SR-71. Contrariamente alla credenza popolare, l'aereo diventerà duttile e perderà l'integrità strutturale a temperature molto più basse del punto di fusione del metallo, e impedire al metallo di raggiungere queste temperature è una delle ragioni principali per i colori della vernice di ciascun aereo.

L'alluminio diventa duttile e inaccettabilmente debole a temperature più elevate, ma raramente le raggiunge alla velocità di crociera del Concorde, poiché il metallo riflette / rilascia calore sufficiente in modo che la vernice possa svolgere un lavoro più proattivo nel trattenere il calore minimo assorbimento. Se il titanio avesse capacità di dissipazione del calore altrettanto buone, sono fiducioso che anch'esso sarebbe stato bianco.

Tuttavia, il titanio a velocità intorno alla gamma di crociera del Blackbird assorbirebbe troppo calore per essere rilasciato, quindi la vernice nera sarebbe effettivamente superiore in termini di dissipazione del calore per compensare le caratteristiche naturali del titanio. Risposta breve più breve, l'alluminio del Concorde non si è surriscaldato abbastanza perché l'alluminio perdesse l'integrità, quindi il bianco era l'opzione migliore in termini di impedire al metallo di raggiungere quelle temperature critiche.

Tuttavia, l'SR-71 non poteva rilasciare calore con la stessa rapidità dell'alluminio, quindi la vernice è stata progettata per aiutarlo in questo senso. Spero che questo aiuti, scusa per la formattazione, sono di fretta, quindi se c'era qualcosa di concettuale che ho tralasciato, per favore commenta.

Cosa intendi per "dissipare calore"? conduzione? convezione? radiazione?
#5
+2
Agent_L
2018-11-14 22:31:59 UTC
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Il Concorde era un veicolo commerciale civile. La sua missione non è volare al 100%, ma anche imbarcare e sbarcare passeggeri, aspettare il permesso ATC, ecc. Ciò significa che trascorre molto tempo, a terra, a bassa potenza, non riscaldato dal flusso d'aria - ma riscaldato dal sole . Per questa parte della missione, la vernice bianca è di gran lunga superiore.

L'SR-71 era un aereo militare ed era ottimizzato per una sola cosa: il volo. Prendere il sole in aeroporto non era un problema, era comunque tenuto in un hangar il più a lungo possibile.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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