# 再入大气层模拟器 - 弹道与升力再入、过载、热流、再入走廊

> 模拟飞船再入大气层：设定速度、进入角、弹道系数和升阻比，算出高度、速度、过载和热流曲线，看再入走廊、降落伞和防热罩，含火星进入。

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选一个预设——阿波罗登月返回、联盟号、航天飞机、龙飞船、星舰、流星体或好奇号火星进入——也可以自己调进入速度、进入角、弹道系数、升阻比和倾侧角。工具在标准大气中积分平面再入方程，画出高度、速度、过载和驻点热流随时间的变化，动画里轨迹按热流着色，飞行器周围有等离子体光晕，开伞后能看到伞。再入走廊页扫描进入角，找出「太浅会跳出大气层」和「太陡过载超限」之间的窗口；防热罩页给出示意图和烧蚀材料用量的粗估。

## 使用步骤

1. 选择一个预设，或调整进入速度、进入角、弹道系数、升阻比、倾侧角和驻点半径
2. 在「再入轨迹」播放动画，读取实时状态和四条时间曲线以及高度–速度图
3. 查看最大过载、最大热流、总热载、黑障时段、落地速度等结果
4. 在「再入走廊」设过载上限看走廊宽度，在「防热罩」估算烧蚀材料厚度

## 功能特点

- 平面质点再入方程 RK4 积分，弹道式与升力式（升阻比 + 倾侧角）再入
- 地球用 1976 标准大气（86 km 以上查表），火星用指数大气
- Sutton–Graves 驻点热流、总热载和辐射平衡壁温
- 多级降落伞（减速伞 + 主伞，含充气过程），流星体烧蚀质量损失
- 再入走廊扫描：跳出边界、过载边界与走廊宽度
- 热流着色的轨迹动画、等离子体光晕和防热罩结构示意

## 常见问题

### 什么是再入走廊？为什么阿波罗那么难？

进入角太浅，飞船在稀薄高层大气中减速不够，加上升力会被弹回太空（跳出）；太陡则在稠密大气中急剧减速，过载和热流超标。两者之间允许的进入角范围就是再入走廊。从月球返回速度约 11 km/s，比近地轨道返回快 40%，走廊只有约 2° 宽，需要精确的中途修正。工具逐个进入角做完整模拟，画出这个窗口。

### 弹道系数和升阻比有什么作用？

弹道系数 β = m/(C_D·A) 表示单位迎风面积上的质量，β 越小减速越早、发生在越高越稀薄的地方，热流和过载都更低。升阻比 L/D 让飞船能「飘」在高空、拉长减速时间：联盟号正常再入过载约 4 g，升力失效改为弹道式再入时会达到 8–9 g。倾侧角让飞船把升力转向侧面，用来调节竖直升力分量，这是控制落点和过载的主要手段。

### 热流为什么和速度的三次方成正比？

Sutton–Graves 公式 q = k√(ρ/r_n)·V³ 描述钝头体驻点的对流加热：来流动能通量正比于 ρV³，其中一部分经边界层传给表面。热流还与驻点曲率半径 r_n 的平方根成反比，所以返回舱都做成大而钝的形状，让激波离表面远一些、加热更分散。速度从 7.8 km/s 增加到 11 km/s，热流会翻近三倍。

### 防热罩是怎么工作的？

大多数返回舱用烧蚀材料：表面被加热后热解、碳化并被气流带走，分解吸热和气体注入边界层都能挡住热量，同时高温碳化层把大量热量辐射出去。工具给出总热载除以有效烧蚀热得到的材料用量，这是忽略辐射散热的粗略上限；真实防热罩还要考虑热浸透和安全余量。航天飞机则用可重复使用的陶瓷隔热瓦，靠辐射和隔热而不是烧蚀。

### 火星进入和地球有什么不同？

火星大气密度只有地球的约 1%，减速发生得很低，降落伞要在超声速下打开，开伞后速度仍有每秒近百米，所以好奇号还需要反推火箭和空中吊车。进入速度约 5.8 km/s，热流比地球返回低，但时间窗口紧。工具中的火星大气用标高约 11 km 的指数模型，属于近似。

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