Aerodynamic design of a descent vehicle in the Martian atmosphere under the exomars project

Golomazov, M. M.; Finchenko, V. S.

doi:10.1134/s0038094614070089

Cited by 16 publications

(4 citation statements)

References 2 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The principal central moments of inertia of the spacecraft are I = I y = I z = 4.58 kgm 2 . The values of the aerodynamic coefficients c α yv , m z are similar to the results contained in the work [24].…”

Section: Numerical Resultssupporting

confidence: 84%

Method of an Asymptotic Analysis of the Nonlinear Monotonic Stability of the Oscillation at the Problem of Damping of the Angle of Attack of a Symmetric Spacecraft

Lyubimov

2022

Symmetry

View full text Add to dashboard Cite

One of the current directions in the development of the modern theory of oscillations is the elaboration of effective methods for analyzing the stability of solutions of dynamical systems. The aim of the work is to develop a new asymptotic method for studying the nonlinear monotonic stability of the amplitude of plane oscillations in a dynamic system of equations with one fast phase. The method is based on the use of the method of variation of an arbitrary constant, the averaging method, and the classical method of mathematical research of the function of one independent variable. It is assumed that the resulting approximate analytical function is defined and twice continuously differentiable on the entire considered interval of change of the independent variable. It describes the nonlinear and monotonic evolution of the oscillation amplitude on the entire considered interval of change of the independent variable. In the paper, this method is applied to the problem of nonlinear monotonic aerodynamic damping of the amplitude of oscillations of the angle of attack during the descent of a symmetric spacecraft in the atmosphere of Mars. The method presented in this paper made it possible to find all characteristic cases of nonlinear monotonic stability and instability of the oscillation amplitude of the angle of attack. In addition, one should speak of a symmetrical quantity of different cases of stability and instability, located on different sides of the zero value of the first average derivative of the angle of attack.

show abstract

Section: Numerical Resultssupporting

confidence: 84%

Method of an Asymptotic Analysis of the Nonlinear Monotonic Stability of the Oscillation at the Problem of Damping of the Angle of Attack of a Symmetric Spacecraft

Lyubimov

2022

Symmetry

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…1. Геометрические параметры формы совпадают с приведенными в [Golomazov, Finchenko, 2014;Khartov et al, 2015].…”

Section: постановка задачиunclassified

“…Среди множества численных исследований обтекания спускаемых аппаратов выделим работы, посвященные изучению обтекания аппаратов, предназначенных для спуска в марсианской атмосфере, в частности изучению аэродинамики десантного модуля, имеющего форму, совпадающую с рассматриваемой в данной статье. В работе [Golomazov et al, 2014] представлены результаты численных расчетов зависимости аэродинамических характеристик десантного модуля от угла атаки, полученные с учетом физико-химических процессов как на основе модели Эйлера невязкого газа, так и посредством интегрирования осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье -Стокса. Работа [Finchenko et al, 2015] посвящена численному изучению аэротермодинамики десантного модуля на этапе торможения с применением модели конвективно-лучистого теплового потока к поверхности аппарата.…”

Section: Introductionunclassified

Simulation of unsteady structure of flow over descent module in the Martian atmosphere conditions

Babakov¹

2022

CRM

View full text Add to dashboard Cite

В статье представлены результаты численного моделирования вихревого пространственного нестационарного движения среды, возникающего около боковой и донной поверхностей десантного модуля при его спуске в атмосфере Марса. Численное исследование проведено для высокоскоростного режима обтекания при различных углах атаки. Математическое моделирование осуществлено на основе модели Навье -Стокса и модели равновесных химических реакций для газового состава марсианской атмосферы. Результаты моделирования показали, что при рассматриваемых условиях движения спускаемого аппарата около его боковой и донной поверхностей реализуется нестационарное течение, имеющее ярко выраженный вихревой характер. Численные расчеты указывают на то, что в зависимости от угла атаки нестационарность и вихревой характер потока могут проявляться как на всей боковой и донной поверхностях аппарата, так и, частично, на их подветренной стороне. Для различных углов атаки приводятся картины вихревой структуры потока около поверхности спускаемого аппарата и в его ближнем следе, а также картины полей температуры и показателя адиабаты. Нестационарный характер обтекания подтверждается представленными временными зависимостями газодинамических параметров потока в различных точках поверхности аппарата. Проведенные параметрические расчеты позволили построить зависимости аэродинамических характеристик спускаемого аппарата от угла атаки. Математическое моделирование осуществляется на основе являющегося методом конечных объемов консервативного численного метода потоков, основанного на конечно-разностной записи законов сохранения аддитивных характеристик среды с использованием upwind-аппроксимаций потоковых переменных. Для моделирования возникающей при обтекании сложной вихревой структуры потока около спускаемого аппарата используются неравномерные вычислительные сетки, включающие до 30 миллионов конечных объемов с экспоненциальным сгущением к поверхности, что позволило выявить мелкомасштабные вихревые образования. Численные исследования проведены на базе разработанного комплекса программ, основанного на параллельных алгоритмах используемого численного метода и реализованного на современных многопроцессорных вычислительных системах. Приведенные в статье результаты численного моделирования получены при использовании до двух тысяч вычислительных ядер многопроцессорного комплекса.Ключевые слова: математическое моделирование, параллельные алгоритмы, спускаемый аппарат, аэродинамические характеристики, вихревой поток, ближний след

show abstract

“…Moreover, it has professional toolboxes that have been rigorously tested to facilitate the efficient development of the code Lift and drag depend on the shape of the landing vehicle, the angle of attack, the velocity and the atmospheric characteristics of the planet. The graphs that show the variation of the lift and drag coefficients depending on the angle of attack and the velocity of the body [2,15] for Mars were digitalized using the online software WebPlotDigitizer (Version 4.2) [16] and the data obtained were implemented in the code. For Earth calculations, however, there was no available data about the lift and drag coefficients.…”

Section: Landing Calculations Using the Software Matlabmentioning

confidence: 99%

Use of Modern Digital Software to Model the Motion Dynamics of Spacecraft during Landing

Koryanov

Heras

2020

ITM Web Conf.

View full text Add to dashboard Cite

Landing systems for future space missions in Earth and Mars require trustable technologies capable of achieving their aim in the most accurate way possible. For this purpose, systems should go through rigorous dynamic simulations run by precise and efficient software. This study aims to approximately determine the dynamic motion of a landing vehicle using the modern digital software of Universal Mechanism and MATLAB. Universal Mechanism applies the classic mechanics theory on a model based on the geometry of the spacecraft, taking into account the environmental conditions that affect its motion and the properties of the ground to resist its impact [1]. The forces implied in the vehicle phase of descent are also included in MATLAB code to calculate the landing area of the vehicle according to its re-entry velocity [2-4]. Studies were conducted for different initial conditions and approaches to the surface. As a result, the values of the arising overloads and forces acting on the descent vehicle were obtained [1]. The data provided by the simulations conclude the safest landing options that should be taken into account for the success of future missions.

show abstract

Aerodynamic design of a descent vehicle in the Martian atmosphere under the exomars project

Cited by 16 publications

References 2 publications

Method of an Asymptotic Analysis of the Nonlinear Monotonic Stability of the Oscillation at the Problem of Damping of the Angle of Attack of a Symmetric Spacecraft

Method of an Asymptotic Analysis of the Nonlinear Monotonic Stability of the Oscillation at the Problem of Damping of the Angle of Attack of a Symmetric Spacecraft

Simulation of unsteady structure of flow over descent module in the Martian atmosphere conditions

Use of Modern Digital Software to Model the Motion Dynamics of Spacecraft during Landing

Contact Info

Product

Resources

About