Оценки теплового режима малоразмерного крылатого возвращаемого аппарата на этапе его проектирования
Центральный Аэрогидродинамический Институт им. проф. Н.Е.Жуковского г.Жуковский, Московская область
Приводится инженерная методика расчета равновесных температур на поверхности малоразмерного многоразового возвращаемого аппарата, предназначенного для доставки людей и грузов на орбиту. Облик аппарата разрабатывается в ЦАГИ. Методика позволяет построить температурную схему аппарата, включая носок фюзеляжа и переднюю кромку крыла, для которых проводился расчет вдоль всей траектории спуска аппарата с использованием инженерной программы. Она включает в себя аппроксимации ранее проведенных численных расчетов уравнений тонкого вязкого ударного слоя, а также известную формулу Фэя-Ридделла для равновесного течения. Учитывается каталитическая активность поверхности и поправка на разреженность, связанная с тем, что в реальных условиях полета обтекание может выходить за рамки применимости уравнений пограничного слоя. Для наиболее теплонапряженных точек траектории, выявленных с помощью инженерной программы, проведены также численные расчеты двумерного неравновесного обтекания затупленных тел с использованием модели полного вязкого ударного слоя. Для определения температур на нижней и верхней поверхности аппарата использовалась также инженерная программа MARK-IV и аналогия с аппаратом «Буран». Методика позволяет быстро и эффективно оценить аэродинамическое нагревание аппарата, когда на начальном этапе проектирования варьируются его геометрические и траекторные параметры.
