Аэродинамический расчет и разработка конструктивно-силовой схемы крыла самолета для исследования Марса

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Гуереш Д. *, Комбаев Т. Ш.**, Рыманова А. Н.***

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

*e-mail: d.gueraiche@mai.ru
**e-mail: kombaew@ya.ru
***e-mail: rymanovaan@mai.ru

Аннотация

Приведены результаты проектирования конструкционно-силовой схемы крыла беспилотного самолета, предназначенного для исследования Марса. Результаты численного моделирования обтекания самолета в ожидаемых условиях марсианской атмосферы использовались для аэродинамического расчета напряженно-деформированного состояния предполагаемой конструкции крыла, определения запасов прочности и дальнейшей ее оптимизации в среде ANSYS WorkBench.

Ключевые слова:

самолет для Марса, разреженная атмосфера, малые числа Рейнольдса, конструкция складываемого крыла, взаимодействие потока газа с конструкцией, решетчатые конструкции крыла

Библиографический список

  1. Barlow N.G. What we know about Mars from its impact craters // Bulletin of the Geological Society of America. 2010. Vol. 122. No. 5-6, pp. 644-657. DOI: 10.1130/B30182.1

  2. Pike R.J. Formation of complex impact craters: Evidence from Mars and other planets // Icarus. 1980. Vol. 43. No. 1, pp. 1-19. DOI: 10.1016/0019-1035(80)90083-4

  3. Kreslavsky M.A., Head J.W. Mars Climate History: Insights From Impact Crater Wall Slope Statistics // Geophysical Research Letters. 2018. Vol. 45. No. 4, pp. 1751-1758. DOI: 10.1002/2017GL075663

  4. After 11 years on Mars, Curiosity continues to climb the slopes of Mount Sharp, 2023, https://www.nasaspaceflight.com/2023/08/msl-11-years/

  5. Hernandez D. Mars Report: Curiosity Rover’s Most Challenging Climb Yet. 2023, https://mars.nasa.gov/resources/27603/mars-report-curiosity-rovers-most-challenging-climb-yet/

  6. Borlina C.S., Ehlmann B.L., Kite E.S. Modeling the thermal and physical evolution of Mount Sharp’s sedimentary rocks, Gale Crater, Mars: Implications for diagenesis on the MSL Curiosity rover traverse // The Journal of Geophysical Research Planets. 2015. Vol. 120. No. 8, pp. 1396-1414. DOI: 10.1002/2015JE004799

  7. Lakdawalla E. Curiosity wheel damage: The problem and solutions. The Planetary Society. 2014. https://www.planetary.org/articles/08190630-curiosity-wheel-damage

  8. Green J.L. Perseverance Rover and Its Search for Life On Mars // Communications of BAO. 2021. Vol. 68. No. 2, pp. 464-469. DOI: 10.52526/25792776-2021.68.2-464

  9. Balaram J., Aung M., Golombek M.P. The Ingenuity Helicopter on the Perseverance Rover // Space Science Reviews. 2021. Vol. 217. No. 4. Article no. 56. DOI: 10.1007/ s11214-021-00815-w

  10. Bell J.F., Maki J.N., Alwmark S. et al. Geological, multispectral, and meteorological imaging results from the Mars 2020 Perseverance rover in Jezero crater // Science advances. 2022. Vol. 8, No. 47: 4856. DOI: 10.1126/sciadv.abo4856

  11. Tzanetos T., Bapst J., Kubiak G. et al. Future of Mars Rotorcraft - Mars Science Helicopter // IEEE Aerospace Conference (AERO; 05-12 March 2022; Big Sky, MT, USA). DOI: 10.1109/AERO53065.2022.984350

  12. Withrow S., Johnson W., Young L.A. et al. Mars Science Helicopter Conceptual Design // Session: Mars Helicopter Technology (ASCEND; 16-18 November 2020; Virtual Event). DOI: 10.2514/6.2020-4029

  13. Sample Recovery Helicopters, https://mars.nasa.gov/msr/spacecraft/sample-recovery-helicopters/

  14. Karpovich E., Kombaev T., Gueraiche D. et al. Long-Endurance Mars Exploration Flying Vehicle: A Project Brief // Aerospace. 2023. Vol. 10. No. 11: 965. DOI10.3390/ aerospace10110965

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

  16. Гуереш Д., Кулаков И.Ф., Толкачев М.А. Беспилотный самолет коробчатой схемы крыла для исследования атмосферы Марса // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. No 4. С. 46 – 67. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177606

  17. Karpovich E., Kombaev T., Gueraiche D., Strelets D. Rocket-Based Versus Solar Wing-Tail Martian UAVs: Design, Analysis, and Trade Studies // Aerospace Systems. 2024. DOI: 10.1007/s42401-023-00267-w

  18. Selig M.S. Low Reynolds Number Airfoil Design Lecture Notes. VKI Lecture Series 24–28 November 2003. https:// www.researchgate.net/publication/268329784

  19. ANSYS FLUENT Theory Guide, 2021, https://dl.cfdexperts.net/cfd_resources/Ansys_Documentation/Fluent/Ansys_Fluent_Theory_Guide.pdf

  20. Wilcox D.C. Multiscale model for turbulent flows // AIAA Journal. 1988. Vol. 26. No. 11, pp. 1311–1320. DOI: 10.2514/3.10042

  21. ANSYS FLUENT Theory Guide – Low Reynolds number corrections, https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/ug/node434.htm

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024