تأثیر جت خلاف جریان پالسی بر عملکرد ائروترمودینامیکی برای یک کپسول بازگشتی مافوق صوت

Abstract

بهره‌وری و عملکرد یک وسیلة هوافضایی یا فضاپیمایی که در جو پرواز می‌کند، تا حدود زیادی به فیزیک جریان اطراف این وسیله بستگی دارد. گرمای زیاد تولیدشده پیرامون کپسول فضایی در بازگشت به جو چالشی بزرگ محسوب می‌شود؛ این در حالی است که استفاده از سیستم‌های محافظت حرارتی هزینه‌های بالایی دارد. بنابراین در این مقاله، تأثیر کنترل جریان به‌وسیلة جت محوری خلاف جریان بر عملکرد ائروترمودینامیکی کپسول برگشت به جو آپولو با مقیاس 2/6 درصد بررسی شده است. برای این منظور، عملکرد ائرودینامیکی این کپسول تحت کنترل در 5 دبی جرمی متفاوت جت در ماخ جریان آزاد 3/48 بررسی شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که با افزایش دبی جرمی جت، دو رژیم جریان قابل مشاهده است: رژیم نفوذ طولانی و رژیم نفوذ کوتاه. رژیم نفوذ طولانی، که در آهنگ‌های کم اتفاق می‌افتد، باعث می‌شود فاصلة شوک ایجادشده از بدنه افزایش بیابد و جریان ناپایا و نوسانی گردد و رژیم نفوذ کوتاه که باعث می‌شود فاصلة شوک ایجادشده از بدنه کاهش بیابد و جریان پایا شود و در آهنگ‌های زیاد اتفاق می‌افتد. انتقال از رژیم اول به دوم در آهنگ جرمی بین 0/0145 و 0/113 کیلوگرم بر ثانیه رخ می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از جت می‌تواند منجر به کاهشی حدود 80 درصد در ضریب درگ شود. همچنین در این مقاله اثر تحریک جت خروجی به‌صورت پالسی در دو فرکانس1000 و 2000 هرتز به‌منظور کاهش تزریق سیال بررسی شده است و نتایج حاصل از آن نشان می‌دهد که افزایش فرکانس به 2000 هرتز می‌تواند تا حدود 60 درصد درگ را کاهش دهد.