不同行星大气下直径比对降落伞气动特性的影响研究

行星探测是未来深空探测发展的重要方向,降落伞在其中起着至关重要的减速作用.当行星具有稠密的大气时,将需要多级伞实现跨、超声速条件下探测器的平稳着陆.文章利用计算流体力学方法针对一种超声速盘帆伞模型进行了数值模拟研究,研究不同大气条件下多级伞工作时,前体/伞体直径比变化对伞体气动特性的影响,特别是对比了在大直径比条件下,火星和土卫六等不同大气条件对气动特性及其流动机理的影响.研究发现:随着直径比增大,降落伞阻力性能平稳降低,稳定性能也随之降低;当直径比为 1 时,稳定性能会出现陡降,流场结构发生显著变化,在前体与伞衣轴线出现"叉形"激波结构;直径比继续增大到 1.2 时,流场结构进一步复杂,伞前激波被破坏,逐渐被新产生的"叉形"激波结构取代,阻力系数进一步降低.对于土卫六大气条件直径比为 1 的降落伞系统,流场模式及结构与火星条件基本一致,阻力性能有所降低,但稳定性能有所提高.