The aerodynamics of the reentry vehicle with a functioning retropack at transonic and supersonic flow

Abstract

Введение. Для управления возвращаемым аппаратом (ВА) в про-цессе его спуска возможно использование пассивного и активного торможения. Активное торможение подразумевает массо-, энергооб-мен, в частности выдув струй. В зависимости от конструктивных особенностей аппаратов, а также траекторий их полета, возможно применение различных способов струйного управления аэродинами-ческими характеристиками (АДХ). Но независимо от конфигурации тормозной двигательной установки (ТДУ) при истечении струй и взаимодействии их с набегающим потоком образуется сложная про-странственная картина течения, приводящая к изменению распреде-ления давления по поверхности ВА, а следовательно, и к изменению его АДХ. Этот эффект требует дополнительного изучения и проведе-ния как физического, так и численного моделирования.Разработка новых, модернизация уже имеющихся космических аппаратов или их составляющих требует большого количества иссле-дований. Для получения полной информации о структуре течения вокруг объекта необходимо проведение дорогостоящих и высокока-чественных экспериментов. Использование математического моде-А.Ю. Луценко, Д.К. Назарова 2 лирования дает возможность сократить объем экспериментальных исследований и расширить трактовку полученных результатов. Но все же численные расчеты требуют верификации и отладки.Таким образом, поставлена актуальная задача экспериментально-го и численного моделирования обтекания ВА с работающей ТДУ, анализа имеющихся экспериментальных данных по структурам тече-ния, АДХ (в том числе донного давления).Экспериментальные исследования. Были проведены экспери-ментальные исследования по изучению структур обтекания и АДХ ВА с работающей ТДУ при сверхзвуковых и трансзвуковых скоро-стях набегающего потока.При обтекании аппарата сверхзвуковым потоком возможно воз-никновение пяти характерных структур течения, существенным об-разом влияющих на изменение АДХ. Каждой из этих структур соот-ветствует определенный режим взаимодействия потоков: малоинтен-сивного автономного истечения, нестационарный, режим проникно-вения струй, автомодельный и локального взаимодействия струй [1]. При малоинтенсивном автономном истечении (рис. 1, а) струи 3 и 6 не взаимодействуют между собой до встречи с набегающим потоком. Форма скачка уплотнения (СУ) 1 перед лобовой поверхностью тела остается неизменной, однако отход его несколько увеличивается. Ло-бовой экран ВА обтекается газом внешнего потока 4, проходящего через прямой СУ. Вблизи сопел инжекции образуются локальные зо-ны отрывного течения с повышенным давлением 7 перед струями и пониженным 5 -за ними. С увеличением интенсивности вдува про-исходит изменение структуры обтекания.Нестационарный режим течения (рис. 1, б) возникает в случае, когда соседние струи находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, но параметры их таковы, что глубина проникновения струй примерно равна или несколько больше величины отхода го-ловного СУ. В этом случае структура обтекания неустойчива ввиду несимметричности структур истечения каждой из струй.С увеличением интенсивности выдува глубина п...