Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Study on Effect of Aerodynamic Configuration on Aerodynamic Performance of Mars Ascent Vehicles

Creators

  • 1. China Academy of Space Technology
  • 2. Computer Network Information Center
  • 3. Chinese Academy of Sciences
  • 4. Beijing Institute of Technology

Description

The Mars surface take-off and ascent technology is one of the key technologies for realizing the Mars sample return mission. Different from that on the moon, the gravity acceleration on the surface of Mars is 3.71 m/s 2 , so that the gravity loss is larger than that on the moon; a rarefied atmosphere is found on the surface of Mars, and although it is only about 1% of the Earth's atmosphere, its effect on aerodynamic drag in the process of ascent shall also be considered. In this paper, the aerodynamic performance demand of ascent vehicles is analyzed in light of the mission requirements for take-off and ascent from the surface of Mars. Based on the results of literature research and supersonic CFD static simulation, the influence of forebody and afterbody shapes of ascent vehicles on aerodynamic drag and static stability is studied, respectively. The forebody shape of ascent vehicles with better aerodynamic performance is proposed, and the subsequent improvement direction of aerodynamic configuration is clarified, providing necessary theoretical and data support for the aerodynamic selection of Mars ascent vehicles.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد تقنية الإقلاع والصعود على سطح المريخ واحدة من التقنيات الرئيسية لتحقيق مهمة إعادة عينة المريخ. يختلف عن ذلك على سطح القمر، فإن تسارع الجاذبية على سطح المريخ هو 3.71 م/ث 2 ، بحيث يكون فقدان الجاذبية أكبر من ذلك على سطح القمر ؛ تم العثور على جو مخلخل على سطح المريخ، وعلى الرغم من أنه لا يمثل سوى حوالي 1 ٪ من الغلاف الجوي للأرض، إلا أنه يجب أيضًا مراعاة تأثيره على السحب الديناميكي الهوائي في عملية الصعود. في هذه الورقة، يتم تحليل الطلب على الأداء الديناميكي الهوائي لمركبات الصعود في ضوء متطلبات المهمة للإقلاع والصعود من سطح المريخ. بناءً على نتائج أبحاث الأدبيات والمحاكاة الثابتة لعقود الفروقات الأسرع من الصوت، تتم دراسة تأثير الأشكال الأمامية واللاحقة لمركبات الصعود على السحب الديناميكي الهوائي والاستقرار الثابت، على التوالي. يُقترح الشكل الأمامي لمركبات الصعود ذات الأداء الديناميكي الهوائي الأفضل، ويتم توضيح اتجاه التحسين اللاحق للتكوين الديناميكي الهوائي، مما يوفر الدعم النظري والبيانات اللازمة للاختيار الديناميكي الهوائي لمركبات صعود المريخ.

Translated Description (French)

La technologie de décollage et d'ascension de la surface de Mars est l'une des technologies clés pour la réalisation de la mission de retour d'échantillons de Mars. Différent de celui de la lune, l'accélération de la gravité à la surface de Mars est de 3,71 m/s 2 , de sorte que la perte de gravité est plus grande que celle de la lune ; une atmosphère raréfiée se trouve à la surface de Mars, et bien qu'elle ne représente qu'environ 1% de l'atmosphère terrestre, son effet sur la traînée aérodynamique dans le processus d'ascension doit également être pris en compte. Dans cet article, la demande de performance aérodynamique des véhicules d'ascension est analysée à la lumière des exigences de mission pour le décollage et l'ascension de la surface de Mars. Sur la base des résultats de la recherche documentaire et de la simulation statique CFD supersonique, l'influence des formes avant-corps et arrière-corps des véhicules ascendants sur la traînée aérodynamique et la stabilité statique est étudiée, respectivement. La forme de l'avant-corps des véhicules d'ascension avec de meilleures performances aérodynamiques est proposée, et la direction d'amélioration ultérieure de la configuration aérodynamique est clarifiée, fournissant le support théorique et de données nécessaire pour la sélection aérodynamique des véhicules d'ascension sur Mars.

Translated Description (Spanish)

La tecnología de despegue y ascenso de la superficie de Marte es una de las tecnologías clave para realizar la misión de retorno de muestras de Marte. A diferencia de lo que ocurre en la luna, la aceleración de la gravedad en la superficie de Marte es de 3,71 m/s 2 , por lo que la pérdida de gravedad es mayor que en la luna; se encuentra una atmósfera enrarecida en la superficie de Marte, y aunque es solo alrededor del 1% de la atmósfera de la Tierra, también se debe considerar su efecto sobre la resistencia aerodinámica en el proceso de ascenso. En este documento, se analiza la demanda de rendimiento aerodinámico de los vehículos de ascenso a la luz de los requisitos de la misión para el despegue y el ascenso desde la superficie de Marte. Con base en los resultados de la investigación bibliográfica y la simulación estática CFD supersónica, se estudia la influencia de las formas de la carrocería delantera y trasera de los vehículos de ascenso en la resistencia aerodinámica y la estabilidad estática, respectivamente. Se propone la forma de la parte delantera de los vehículos de ascenso con mejor rendimiento aerodinámico, y se aclara la dirección de mejora posterior de la configuración aerodinámica, proporcionando el apoyo teórico y de datos necesario para la selección aerodinámica de los vehículos de ascenso a Marte.

Files

9790131.pdf.pdf

Files (15.7 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:021d7f49f4998d99c90edd2d2835cc1e
15.7 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة حول تأثير التكوين الديناميكي الهوائي على الأداء الديناميكي الهوائي لمركبات صعود المريخ
Translated title (French)
Étude sur l'effet de la configuration aérodynamique sur les performances aérodynamiques des véhicules Mars Ascent
Translated title (Spanish)
Estudio sobre el efecto de la configuración aerodinámica en el rendimiento aerodinámico de los vehículos de ascenso a Marte

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220990068
DOI
10.34133/2022/9790131

Is supplement to
https://openalex.org/W3176502655 (Other)
https://openalex.org/W3016185445 (Other)
https://openalex.org/W3015786634 (Other)
https://openalex.org/W3008431612 (Other)
https://openalex.org/W2999762813 (Other)
https://openalex.org/W256890617 (Other)
https://openalex.org/W2008665954 (Other)
https://openalex.org/W2001030150 (Other)
https://openalex.org/W2000788895 (Other)
https://openalex.org/W1579954442 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1965098617
  • https://openalex.org/W1981416342
  • https://openalex.org/W1983796853
  • https://openalex.org/W2006949038
  • https://openalex.org/W2101215876
  • https://openalex.org/W2319590698
  • https://openalex.org/W2625710053
  • https://openalex.org/W4245037559