Аэродинамика возвращаемого космического аппарата Stardust на участке гиперзвукового полета

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2016. № 3

DOI: 10.18698/0236-3941-2016-3-4-22

УДК 533.92:533.6.01

Аэродинамика возвращаемого космического аппарата

Stardust на участке гиперзвукового полета

С.Т. Суржиков

ИПМех им. Ю.А. Ишлинского РАН, Москва, Российская Федерация

ВНИИА им. Н.Л. Духова, Москва, Российская Федерация

e-mail:

Приведены результаты расчетов аэродинамических характеристик космиче-

ского аппарата Stardust при осесимметричном обтекании и под углом атаки



В расчетах использованы авторские компьютерные коды NERAT-2D и

NERAT-3D, в которых реализованы гибридные явно-неявные компьютерные мо-

дели интегрирования уравнений Навье — Стокса движения физически и хими-

чески неравновесных газовых смесей. Учтены процессы химической кинетики и

колебательной релаксации двухатомных молекул воздуха, а также теплообмена

излучением в сжатом слое, образующемся у поверхности космического аппара-

та, входящего в плотные слои атмосферы со скоростью 12,4 км/с. Выполнено

сравнение полученных расчетных данных по коэффициентам сопротивления и

подъемной силы, а также по моментам тангажа с результатами расчетов

специалистов NASA, которые проводили работы по планированию траектории

входа космического аппарата Stardust в плотные слои атмосферы после шести-

летнего полета к комете Wild-2. При этом использовался один из наиболее ав-

торитетных компьютерных кодов LAURA, разработанный в NASA. Проведение

указанного сопоставления позволяет говорить о выполненной верификации ко-

дов NERAT-2D и NERAT-3D по отношению к коду LAURA в части определения

аэродинамических коэффициентов.

Ключевые слова:

космический аппарат Stardust, аэродинамические коэффици-

енты, вход в атмосферу, сверхорбитальная скорость.

Aerodynamics of the Reentry Spacecraft Stardust

Within the Hypersonic Flight

S.T. Surzhikov

Institute for Problems in Mechanics of RAS, Moscow, Russian Federation

All-Russia Research Institute of Automatics (VNIIA), Moscow, Russian Federation

e-mail:

The article deals with the calculation results of aerodynamic characteristics of

the spacecraft Stardust with an axially symmetric flow and angle of attack 10



The calculations use authoring computer codes NERAT-2D and NERAT-3D, which

implemented a hybrid explicit-implicit computer models integration of Navier —

Stokes motion equations of physically and chemically nonequilibrium gas mixtures.

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-

КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА