Особенности обтекания плазменным потоком спускаемого космического аппарата на спуске при наличии выступа на боковой поверхности
Авторы: Тугаенко В.Ю., Грибков А.С., Гранкина Е.Н., Щербенко Н.В.
Опубликовано в выпуске: #1(145)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-1-2328
Раздел: Механика | Рубрика: Механика жидкости, газа и плазмы
Проанализированы особенности обтекания плазменным потоком спускаемого космического аппарата (СА) во время прохождения атмосферы Земли с орбитальной скоростью, связанные с наличием двигательного (тангажного) блока на боковой поверхности с подветренной стороны при полете СА. Показано, что часть «стекающего» с лобового теплозащитного экрана сжатого слоя отражается от фронтальной части тангажного блока и оседает на боковой поверхности СА, о чем свидетельствует характер термических изменений теплозащитных материалов боковой поверхности. Проведена оценка процессов, влияющих на формирование налета на иллюминаторе, расположенного с подветренной стороны СА. Представлен космический эксперимент по инструментальным исследованиям спектра излучения газо-плазменно-пылевого слоя и его химического состава во время спуска СА.
Литература
[1] Savino R., D’Elia M.E., Carandente V. Plasma Effect on Radiofrequecy Communications for Lifting Reentry Vehicles. J. Spacecraft and Rockets, 2015, vol. 52 (2), pp. 417–425.
[2] Colonna G., Capitelli M., Laricchiuta A. Hypersonic Meteoroid Entry Physics. IOP Series in Plasma Physics. IOP Publishing. Bristol, UK, 2019, 459 p.
[3] Davis B.A. International Space Station Soyuz Vehicle Descent Module Evaluation of Thermal Protection System Penetration Characteristics. NASA Technical Report JSC-66527. Houston, Texas, USA, 2013, 396 p.
[4] Андреевский В.В. Динамика спуска космических аппаратов на Землю. Москва, Машиностроение, 1970, 235 с.
[5] Суржиков С.Т. Радиационная газовая динамика спускаемых космических аппаратов больших размеров. Теплофизика высоких температур, 2010, т. 48, № 6, с. 956–964.
[6] Суржиков С.Т. Пространственная задача аэрофизики сверхорбитального космического аппарата на больших высотах. Доклады Академии наук, 2018, т. 482, № 3, с. 270–274.
[7] Тугаенко В.Ю., Грибков А.С., Суржиков С.Т. Физико-химические характеристики плазменного потока, окружающего возвращаемые космические аппараты при входе в атмосферу Земли с орбитальной скоростью. Теплофизика высоких температур, 2023, т. 61, № 3, с. 1–10.
[8] Tugaenko V.Y., Ovchinnikov D.S., Isaenkova M.G., Kargin N.I., Krymskaya O.A., Timofeev A.A., Babich Y.A. The chemical and mineral composition of particles precipitated from a plasma–dust layer on the porthole of the descend space vehicles during the passage of the Earth’s atmosphere. Geochemistry International, 2021, vol. 59, no. 1, pp. 107–112.
[9] Erdman P.W., Zipf E.C., Espy P., Howlett C., Levin D.A., Loda R., Collins R.J. Candler G.V. Flight measurements of low-velocity bow shock ultraviolet radiation. J. Thermophysics and Heat Transfer, 1993, vol. 7, no. 1, pp. 37–41.
[10] Erdman P.W., Zipf E.C., Espy P., Howlett C., Levin D.A., Collins R.J., Candler G.V. Measurements of ultraviolet radiation from a 5-km/s bow shok. J. Thermophysics and Heat Transfer, 1994, vol. 8, no. 3, pp. 441–446.
[11] Пластинин Ю.А., Карабаджак Г.Ф., Власов В.И., Горшков А.Б., Залогин Г.Н. Измерение и анализ интенсивности УФ излучения плазменного образования по траектории спуска с орбиты СА «Союз-ТМА» по данным наблюдений с борта МКС. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2006, т. 4. URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2006-4/articles/94/ (дата обращения: 15.10.2023).
[12] Levin D.A., Candler G.V., Collins R.J., Erdman P.W., Zipf E.C., Howlett C.L. Examination of ultraviolet radiation theory for bowshock rocket experiment. AIAA Paper, 1992, no. 92–2871.
[13] Gorelov V.A., Gladyshev M.K., Kireev A.Y., Yegorov I.V., Plastinin Yu.A., Karabadzhak G.F. Experimental and numerical study of nonequilibrium ultraviolet NO and N2+ emission in shock layer. J. Thermophysics and Heat Transfer, 1997, vol. 12, no. 1, pp. 1–8.
[14] Vlasov V.I., Gorshkov A.V., Kovalev R.V., Plastinin Yu.A. Theoretical studies of air ionization and NO vibrational excitation in low density hypersonic flow around re-entry bodies. AIAA Paper, 1997, no. 97–2582.
[15] Plastinin Yu.A., Vlasov V.I., Gorshkov A.V., Kovalev R.V., Kuznetsova L.A. Analysis of nonequilibrium radiation for low density hypersonic flow at low to moderate velocities. AIAA Paper, 1998, no. 98–2466.