Носовой обтекатель — коническая передняя часть ракеты , управляемой ракеты или самолета , предназначенная для модуляции поведения встречного воздушного потока и минимизации аэродинамического сопротивления . Носовые обтекатели также предназначены для подводных судов , таких как подводные лодки , подводные аппараты и торпеды , а также для высокоскоростных наземных транспортных средств, таких как ракетные автомобили и веломобили .
На суборбитальном ракетном транспортном средстве он состоит из камеры или камер, в которых могут перевозиться инструменты, животные, растения или вспомогательное оборудование, и внешней поверхности, выдерживающей высокие температуры, возникающие при аэродинамическом нагреве . Большая часть фундаментальных исследований, связанных с гиперзвуковым полетом, была проведена в направлении создания жизнеспособных конструкций носового обтекателя для входа в атмосферу космических аппаратов и возвращаемых аппаратов МБР .
В ракете-носителе для запуска спутников носовой обтекатель может стать самим спутником после отделения от последней ступени ракеты или может использоваться в качестве обтекателя полезной нагрузки для защиты спутника до выхода из атмосферы, а затем отделяться (часто на две половины) от спутника.
На авиалайнерах носовой обтекатель также является обтекателем, защищающим метеорологический радар от аэродинамических сил.
Форма носового конуса должна быть выбрана для минимального сопротивления, поэтому используется тело вращения , которое дает наименьшее сопротивление движению. Статья о конструкции носового конуса содержит возможные формы и формулы.
Из-за экстремальных температур носовые обтекатели для высокоскоростных применений (например, сверхзвуковые скорости или атмосферный вход орбитальных аппаратов) должны быть изготовлены из огнеупорных материалов. Пиролитический углерод является одним из вариантов, армированный углерод-углеродный композит или керамика HRSI являются другими популярными вариантами. Другая стратегия проектирования заключается в использовании абляционных тепловых экранов , которые расходуются во время работы, избавляя таким образом от избыточного тепла. Материалы, используемые для абляционных экранов, включают, например, углерод-фенольный, полидиметилсилоксановый композит с кремниевым наполнителем и углеродными волокнами , или, как в некоторых китайских возвращаемых аппаратах FSW , дубовую древесину . [1]
В целом, ограничения и цели для входа в атмосферу противоречат ограничениям и целям для других высокоскоростных полетов; во время входа в атмосферу часто используется тупая форма с высоким сопротивлением, которая минимизирует передачу тепла за счет создания ударной волны , которая отводится от транспортного средства, но некоторые материалы с очень высокой температурой могут позволить использовать конструкции с более острыми краями.
Учитывая проблему аэродинамического проектирования носовой части конуса любого транспортного средства или тела, предназначенного для перемещения через сжимаемую жидкую среду (например, ракета или самолет , снаряд или пуля ), важной проблемой является определение геометрической формы конуса для оптимальной производительности. Для многих приложений такая задача требует определения твердого тела формы вращения , которое испытывает минимальное сопротивление быстрому движению через такую жидкую среду, состоящую из упругих частиц.