Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Расчёт аэродинамических характеристик возвращаемого блока ракеты-носителя типа «Союз-2-1а» при моделировании его возмущенного движения

Авторы

В.В. Сметана, И.Е. Давыдов, С.В. Глушков

Организация

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
г. Самара, Российская Федерация

Аннотация

В работе с использованием CAE-системы Ansys Fluent выполнено численное решение задачи об аэродинамике возвращаемого блока ракеты-носителя, прототипом которого служит центральный блок ракеты-носителя «Союз-2-1а», на участке падения на Землю. На каждом шаге интегрирования уравнений пространственного движения реализован алгоритм вычисления аэродинамических коэффициентов: модуль интеграции уравнений движения обращается к Ansys Workbench для решения стационарной задачи газодинамики методом конечных объёмов. Процедура включает построение геометрии расчётной области, сеточную генерацию, задание физической модели и граничных условий в Ansys Fluent и извлечение значений подъемной, лобовой и боковой сил, а также моментов в зависимости от угла атаки. Получены графики зависимости стационарных аэродинамических коэффициентов от угла атаки, используемые в моделях свободного неуправляемого движения блока после отделения. При использовании уточнённых аэродинамических коэффициентов на каждом шаге интегрирования выполнен интегральный расчёт траекторий с учётом ветрового нагружения, что позволило оценить предполагаемые координаты и районы падения. Представленная методика даёт возможность получать уточнённые траектории движения, учитывать неосесимметричность и в дальнейшем учитывать упругость конструкции для повышения точности прогнозов и уменьшения возможного вреда для экологии.

Ключевые слова

Ansys Workbench, Ansys Fluent, центральный блок, пространственное движение, район падения, ветровое нагружение

Список литературы

[1] Ang L. P., Kong F., Hernandez-Rodriguez E. et al. Rocket launches threaten global biodiversity conservation // Communications Earth & Environment. 2024. no. 5. doi: 10.1038/s43247–024–01963-x.

[2] Morgado F. M. P., Marta A. C., Gil P. J. S. Multistage rocket preliminary design and trajectory optimization using a multidisciplinary approach // Struct Multidisc Op-tim. 2022, vol. 65, рр. 192. doi: 10.1007/s00158–022–03285-y.

[3] Rossano V., De Stefano G. Testing a Generalized Two-Equation Turbulence Model for Computational Aerodynamics of a Mid-Range Aircraft // Appl. Sci. 2023. no. 13. doi: 10.3390/app132011243.

[4] Сметана В. В., Давыдов И. Е., Лазарев А. А. Исследование динамики возмущенного движения многоразового упругого блока ракеты-носителя на участке посадки // Инженерный журнал: наука и инновации. 2024. Вып. 9.

[5] ГОСТ 4401–81. Атмосфера стандартная. Параметры. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.

[6] Семейство ракет-носителей «Союз-2» [Электронный ресурс]. URL: spacepi.space/wiki/article/semejstvo-raketnositelej-soyuz-2/ (дата обращения 10.06.2025).

[7] Федорова Н. Н., Вальгер С. А., Данилов М. Н., Захарова Ю. В. Основы работы в ANSYS17. М.: ДМК Пресс, 2017. 210 с.

[8] Ракета «Союз-2.1а» с кораблем «С. П. Королев» стартовала с космодрома «Байконур» [Электронный ресурс]. URL: www.youtube.com/watch?v=1Mzc4HEhx1M (дата обращения 20.10.2023).

[9] Сметана В. В., Хайруллин И. И., Глушков С. В. и др. Расчет динамики возмущенного движения ракеты-носителя легкого класса с учетом ветрового нагружения и упругости конструкции // Всероссийская молодёжная научная конференция с международным участием «XVII Королёвские чтения», посвящённая 35-летию со дня первого полёта МТКС «Энергия-Буран». 2023. Т. 1. С. 128–129.

[10] Золотухина О. И., Горбатенко В. П., Вареник П. А. Характеристики ветра, ограничивающего пуски ракет космического назначения в районе космодромов «Байконур» и «Восточный» // Труды ГГО. 2015. № 578. С. 174–191.

Цитирование данной статьи

Сметана В.В., Давыдов И.Е., Глушков С.В. Расчёт аэродинамических характеристик возвращаемого блока ракеты-носителя типа «Союз-2-1а» при моделировании его возмущенного движения // Космические аппараты и технологии. 2025. Т. 9. № 4. С. 226-239. doi: 10.26732/j.st.2025.4.04

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.