تست جریان آیرودینامیک ماوراءصوت و دستاوردهای نوین مهندسی هوافضا

ملکی پور, شاهد; ابراهیمی, محمد

تست جریان آیرودینامیک ماوراءصوت و دستاوردهای نوین مهندسی هوافضا

نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسندگان

شاهد ملکی پور ¹

محمد ابراهیمی ²

¹ دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران ، ایران

² اسـتادیار، پژوهشـگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

چکیده

بسیاری از ماموریت های فضایی از گذشته تا سال های آینده در محدوده رژیم ماوراءصوت قرار می‌گیرند. به علت پیچیدگی ای ذاتی در آیروترمودینامیک جریان حول پرنده هایی که در سرعت‌های بیش از ماخ 4 پرواز می کنند، سوال های بدون جواب و زمینه های ناشناخته زیادی وجود دارد. در چنین جریان هایی مشخصه های خاصی مانند گرادیان های شدید انتروپی، لایه های شوک ضخیم، جریان های دما بالای گسسته، اندرکنش های لزج و لایه های مرزی با واکنش شیمیایی رخ می دهد. با در دست داشتن اطلاعات جریان ماوراءصوت حول فضاپیما، می توان طراحی را تا حد زیادی بهبود بخشید. با توجه به فیزیک مسأله، دقت مورد نظر و محدودیت های روش های دیگر مانند روش های عددی، بسیاری از مطالعات در این حوزه با استفاده از تست‌های تجربی صورت می‌پذیرد. با توجه به اهمیت این حوزه در دنیای هوافضای امروز، در این مقاله ضمن بررسی این حوزه، به معرفی آخرین دستاوردها و رویکردهای مراکز علمی و صنعتی دنیا پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها

جریان ماوراءصوت

تست

تونل شوک

20.1001.1.26764253.1396.1.1.1.8

عنوان مقاله English

Experimental Hypersonic Aerodynamics and Advances in Aerospace Engineering

نویسندگان English

Shahed Malekipour ¹

Mohammad Ebrahimi ²

¹ PhD student, Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran

² Assistant Professor, Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran

چکیده English

Most space missions fall in the hypersonic reentry regime. There are several open questions and unknown phenomena in aerothermodynamics around vehicles at flow regimes exceeding Mach 4 due to its inherent complexities. Strong entropy gradients, thick shock layers, dissociated high temperature flows, chemically reacting boundary layers, and viscous interactions are some of the unique flow features dominating the hypersonic flight regimes. It is possible to carry out a detailed analysis on spacecraft aerodynamics leading to an optimized design. Considering the complexity of the problem, desired accuracy of the analysis, and restrictions of numerical methods such as CFD, the experimental approach is preferred in most real-world projects. Due to the increasing importance of Hypersonic Aerodynamics in modern aerospace studies, this paper reviews the recent advances, technical achievements and industrial and scientific trends after presenting a brief introduction to the field. To be reviewed that hypersonic test facilities turn to a strategic asset for nations.

کلیدواژه‌ها English

Hypersonic Flow

Experimental Study

Shock Tunnel

[1] Hirschel, E. H., Basics of Aerothermodynamic,Germany: Springer and American Institute of
Aeronautics and Astronautics (AIAA), 2005.
[2] Anderson, J. D., Hypersonic and High Temperature Gas Dynamics: McGrow-Hill, 1989 .
[3] Dolling, D. S., "Fifty Years of ShockWave/Boundary Layer Interaction Research: What Next? ," AIAA, Vol. 39, No. 8, 2001, pp. 1517-1531.
[4] Scalabrin, L. C., Numerical Simulation of Weakly Ionized Hypersonic Flow over Reentry Capsules,Thesis, The University of Michigan, 2007.
[5] Berry, S.A., Horvath, T. J., Lillard, R. P., Kirk, B. S.,and Cassady, A. M., "Aerothermal Testing for Project Orion Crew Exploration Vehicle," AIAA Paper, Vol. 3842, 2009, pp. 22-25.
[6] Schneider, S. P., "Laminar-turbulent Transition on Reentry Capsules and Planetaryprobes," Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 43, No. 6, 2006, pp. 1153-1173.
[7] Bertin, J. J., Hypersonic Aerothermodynamics, American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), 1994 .

[8] Cox, R., Experimental Facilities for Hypersonic Research, Progress in Aerospace Sciences, Vol. 3,1962, pp. 137-178.
[9] Simmons, J., Measurement Techniques in HighEnthalpy Hypersonic Facilities, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 10, No. 4, 1995, pp. 454-469.
[10] Chanetz, B., T. Pot and Y. Le Sant, M. Leplat, Experimental and Numerical Study of the Mars Sample Return Orbiter in Cold Laminar Hypersonic Flow, Aerospace science and technology, Vol. 6, No. 2, 2002, pp. 115-121.
[11] Schrijer, F., Experimental Investigation of Re-entry Aerodynamic Phenomena, (PhD Thesis), Delft, 2010.
[12] Estruch, D., Lawson, N.J. and Garry, K.P., "Application of Optical Measurement echniques to Supersonic and Hypersonic Aerospace Flows,” Journal of Aerospace Engineering, ASCE, 2009, Vol. 22, No. 4, pp. 383-95.
[13] Tropea, C., Yarin, A.L. and Foss, J.F., Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics,Springer, 2007.
[14] Available, [on line]: Archive. Aerospace America.org, December Aerospace America "Year In Review," AIAA, 2016.
[15] Lash, E.L., Combs, C.S., Kreth, P.A., Beckman, E. A. and Schmisseur, J.D., "Developing an ImageBased Analysis of the Dynamics of Transitional Shock Wave-Boundary Layer Interactions," 32^nd AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Washington, D. C., June 2016.