Аэродинамика космических аппаратов при трансзвуковых скоростях полета

Аэродинамические и тепловые характеристики и характер обтекания космических аппаратов представляют большой интерес как с фундаментальной, так и с практической точек зрения. При решение практических задач, связанных с проектированием летательных аппаратов, необходимо знание аэродинамических и тепловых нагрузок, действующих на них. Также необходима информация о характере обтекания аппаратов, которая позволяет предусмотреть возможные особенности изменения аэродинамических характеристик в конкретных случаях. В процессе полета космического аппарата его скорости могут изменяться от малых дозвуковых до больших гиперзвуковых, при этом особой областью при движении аппарата являются трансзвуковые режимы. На этих режимах происходят существенные нелинейные изменения аэродинамических характеристик. В частности, имеет место нелинейный характер поведения подъемной силы и силы сопротивления сегментально-конического тела в зависимости от угла атаки при малых сверхзвуковых скоростях. Космический аппарат при прохождении трансзвукового диапазона скоростей испытывает большие аэродинамические нагрузки, существенно влияющие на его устойчивость и управляемость. Ранее такие режимыизучались преимущественно экспериментальными методами, которые могли дать лишь очень ограниченный набор данных из-за высокой стоимости пусков и несовершенства применяемых методик измерения.В данном проекте предполагается проведение численного исследования обтекания марсианского космического аппарата на трансзвуковых режимах на основе трехмерных уравнений Рейнольдса с применением оригинального пакета программ. Расчеты будут выполняться на многопроцессорных супер-ЭВМ с использованием технологии распределенных вычислений на расчетных сетках размерностью до 100 миллионов узлов. Для исследования выбрана геометрия, максимально приближенная к геометрии реального марсианского аппарата проекта "ЭкзоМарс". Предполагается провести расчеты для режимов обтекания в диапазоне чисел Маха от 0.7 до 2 и углов атаки от 0 до 10 градусов. В ходе выполнения проекта будут получены основные аэродинамические характеристики модели космического аппарата, а также будут установлены основные закономерности их поведения в трансзвуковом диапазоне скоростей. Результаты данного исследования будут качественно сопоставляться с экспериментальными данными. Трансзвуковые режимы обтекания оказались еще недостаточно изученными, и это делает весьма актуальной цель данного проекта.