Беспилотный самолет коробчатой схемы крыла для исследования атмосферы Марса

Авиационная и ракетно-космическая техника

2023. Т. 30. № 4. С. 46–57.

Авторы

Гуереш Д. *, Кулаков И. Ф.**, Толкачев М. А.***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: d.gueraiche@mai.ru
**e-mail: olimp20152016@gmail.com
***e-mail: express636@mail.ru

Аннотация

Приведено обобщение результатов расчетных междисциплинарных исследований перспективной компоновки беспилотного самолета коробчатой схемы крыла, разработанного для полета в атмосфере Марса. Важными положительными свойствами такой компоновки являются компактность несущей поверхности и возможность ее помещения в десантном модуле ракеты-носителя. Рассмотрено несколько режимов обтекания, и оценено напряженно-деформированное состояние условной конструктивно-силовой схемы крыла.

Ключевые слова:

коробчатый беспилотный самолет, атмосфера Марса, профиль «Ищии», низкое число Рейнольдса, взаимодействие конструкции c потоком газа

Библиографический список

  1. NASA’s Journey to Mars. Pioneering Next Steps in Space Exploration. 2015. URL: https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/journey-to-mars-next-steps-20151008_508.pdf

  2. Willimas M. What Is The Atmosphere Like On Other Planets? 2016. URL: https://www.universetoday.com/35796/atmosphere-of-the-planets/

  3. Mars. 2020 mission Perseverance rover. URL: https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/communications/

  4. Карпович Е.А., Гуереш Д., Хан В., Толкачев М.А. Концепции беспилотного самолета для исследования Марса // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 4. С. 104–115. DOI: 10.34759/vst-2022-4-104-115

  5. Reed R.D. High-flying Mini-Sniffer RPV – Mars bound // Astronautics and Aeronautics. 1978. Vol. 16, pp. 26–39.

  6. Gasbarre J.F., Dillman R.A. Preliminary design and analysis of the ARES atmospheric flight vehicle thermal control system. – SAE Technical Paper 2003-01-2686, 2003. DOI: 10.4271/2003-01-2686

  7. Gonzales A.A., Corpus C.J., Hall D.W., Parks R.W. Development of a useful Mars airplane exploration concept at NASA/AMES research center // 6th International Mars Society Conference (14-17 August 2003; Hilton Hotel, Eugene, Oregon). URL: http://www.marspapers.org/paper/Gonzales_2004.pdf

  8. Noth A., Bouabdallah S., Michaud S. et al. Sky-Sailor Design of an Autonomous Solar Powered Martian Airplane // 8th ESA Workshop on Advanced Space Technologies for Robotics and Automation (ASTRA, 2-4 November 2004; Noordwijk, Netherlands). DOI: 10.3929/ethz-a-010085369

  9. Walker D.D. Preliminary Design, Flight Simulation, and Task Evaluation of a Mars Airplane. – University of Tennessee: Knoxville, TN, USA, 2008.

  10. Colozza A.J. Preliminary design of a long-endurance Mars aircraft // 26th Joint Propulsion Conference (16-18 July 1990; Orlando, FL, USA). DOI: 10.2514/6.1990-2000

  11. Anyoji M., Okamoto M.. Fujita K. et al. Evaluation of aerodynamic performance of Mars airplane in scientific balloon experiment // Fluid Mechanics Research International Journal. 2017. Vol. 1. No. 3: 00012. DOI: 10.15406/fmrij.2017.01.00012

  12. Anyoji M., Hamada D. High-performance airfoil with low Reynolds-number dependence on aerodynamic characteristics // Fluid Mechanics Research International Journal. 2019. Vol. 3. No. 2, pp. 76-80. DOI: 10.15406/fmrij.2019.03.00055

  13. Yamaguchi T., Anyoji M. Numerical Study on Low-Reynolds Compressible Flows around Mars Helicopter Rotor Blade Airfoil // Journal of Flow Control, Measurement & Visualization. 2023. Vol. 11, pp. 30-48. URL: https://www.scirp.org/pdf/jfcmv_2023042716190508.pdf

  14. Schmitz F.W. The Aerodynamics of small Reynolds number. NASA Technical Reports Server (NTRS) 19810012493, 1980.

  15. Вождаев В.В. , Теперин Л.Л. Влияние расчетной сетки на аэродинамические характеристики профиля NACA0012 при естественном ламинарно-турбулентном переходе // Техника воздушного флота. 2012. № 2. С. 3–8.

  16. Елкин К.С., Кущев В.Н., Манько А.С., Михайлов В.М. Расчет входа в атмосферу Марса десантного модуля проекта ЭкзоМарс // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 4. С. 79–86.

  17. ANSYS FLUENT 12.0 Theory Guide. https://www.afs.enea.it/

  18. Barlow N. Mars: an introduction to its interior, surface and atmosphere. – New York: Cambridge University Press, 2008. – 264 p. DOI: 10.1017/CBO9780511536069

  19. Gueraiche D., Karpovich E., Maxim P. et al. Experimental and CFD Investigation of Directional Stability of a Box-Wing Aircraft Concept // Fluids. 2023. Vol. 7. No. 11: 340. DOI: 10.3390/fluids7110340

  20. Karpovich E., Gueraiche D., Sergeeva N., Kuznetsov A. Investigation of a light boxplane model using tuft flow visualization and CFD // Fluids. 2021. Vol. 6. No. 12: 451. DOI: 10.3390/fluids6120451

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024