火星探测用透气降落伞气动干扰的数值模拟研究

简介

超声速降落伞是火星探测成功的关键。目前唯一成功实现火星探测的降落伞伞型——盘缝带伞已经达到使用尺寸极限,美国NASA新一代超声速低密度降落伞的候选伞型——盘帆伞的试验却全部失败,这可能与其复杂的透气性结构(几何透气性和织物透气性)密切相关。为了实现未来新一代超声速降落伞的设计研制,文章以缩比的火星科学实验室盘缝带伞的刚性模型为研究对象,基于计算流体方法,针对来流马赫数和伞衣织物透气性对降落伞系统复杂流动和气动特性的影响开展了数值研究。结果表明降落伞阻力系数在跨声速域有所下降,当Ma=1.4时达到峰值;织物透气性对降落伞系统的流场模式没有影响,但超跨声速段降落伞受织物透气性影响其阻力系数出现明显降低。文章的研究结果可为未来新一代火星探测用超声速降落伞的设计研制提供一定的理论参考和技术储备。