大气环境对火星探测器气动特性影响分析

摘要：

为了探索火星大气环境与地球大气环境的差异对探测器气动性能的影响，文章以“火星科学实验室”（MSL）为研究对象，采用计算流体力学方法研究开伞阶段 MSL 在两种大气环境下的气动特性。分析了典型开伞阶段的来流条件，采用克努森数界定是否需要在数值仿真时考虑稀薄气体效应，认为气流满足连续介质假设。数值仿真结果表明，攻角小于20°时两种大气环境下的气动力系数较为接近，反之气动力系数差别较大，并且大部分计算状态下火星大气环境下的气动力系数大于地球大气环境下的气动力系数。马赫数为0.3和2.1时，两种大气环境下的气动力系数差异较大，马赫数为0.9和1.5时气动力系数较为接近。两种大气环境下，气动力系数随攻角的变化趋势大致相同，但随马赫数的变化趋势存在较大差别。典型超声速流场对比分析表明，火星大气的低密度特点会导致激波脱体距离更大、膨胀波束分布更广，进而导致探测器表面压力偏大。研究对于探测器减速着陆研究具有一定的参考意义。

关键词：火星探测、气动减速、火星科学实验室、大气环境、气动特性、深空探测

所属期刊栏目：37

分类号：V411(基础理论及试验)

资助基金：第二炮兵工程大学科研基金青年项目2015QNJJ034

在线出版日期：2016-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：18-25