ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5
33
УДК 533.92:533.6.01 DOI: 10.18698/1812-3368-2016-5-33-45
АЭРОФИЗИКА ГИПЕРЗВУКОВОГО ПОТОКА ВОЗДУХА
У ПОВЕРХНОСТИ СПУСКАЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
НА ВЫСОТАХ МЕНЕЕ 60 км
С.Т. Суржиков
surg@ipmnet.ruИПМех им. Ю.А. Ишлинского РАН, Москва, Российская Федерация
ВНИИА им. Н.Л. Духова, Москва, Российская Федерация
Аннотация
Ключевые слова
С использованием численного моделирования выполнено
исследование газодинамики входящего в плотные слои
атмосферы спускаемого космического аппарата при отно-
сительно низких гиперзвуковых скоростях. Показано, что
на исследуемом участке траектории полета
(
v
∞
7…1 км/с)
на высотах
H
= 60…30 км электронная концентрация в
сжатом слое оказывается весьма высокой для блокировки
радиосигналов. Рассмотрены перспективы использования
электромагнитных актюаторов как аэрофизических мето-
дов управления потоками газа
Аэрофизика спускаемого косми-
ческого аппарата, ионизация
сжатого слоя, орбитальный вход,
плотные слои атмосферы
Поступила в редакцию 09.06.2016
©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016
Исследования выполнены за счет гранта Российского
научного фонда (проект № 16-11-10275)
Введение.
Одна из наиболее сложных проблем при создании космических аппа-
ратов (КА) в научно-технических программах исследования и освоения косми-
ческого пространства, предусматривающих вход КА в атмосферу с суборби-
тальными скоростями, — разработка эффективных систем тепловой защиты.
При этом основным этапом является оценка параметров обтекания и аэроди-
намического нагрева КА, учитывающих совокупность явлений, имеющих место
при его движении на траектории спуска, в частности радиационно-химические
процессы в ударном слое. Типичные траектории орбитального и сверхорбиталь-
ного входа КА, возвращаемых на Землю, в плотные слои атмосферы показаны на
рис. 1. Среди них траектории орбитального и сверхорбитального входа создаваемо-
го в России перспективного транспортного корабля [1], орбитального входа созда-
ваемого КА Orion [2], траектория космического зонда Stardust, вернувшегося на
Землю после шестилетнего полета к комете Wild-2 [3], а также траектории спуска
экспериментального КА Fire-II [4] и космического корабля Apollo-4 [5].
Главное внимание проблемам радиационной газовой динамики высокоско-
ростного участка траектории спускаемых аппаратов в атмосфере Земли уделено
в работах [6–10]. Была построена пространственная радиационно-газоди-
намическая модель гиперзвукового течения физически и химически неравно-
весного, вязкого, теплопроводного и излучающего газа вблизи поверхности
спускаемых аппаратов.