Dissertação
Aerothermodynamic Analysis of Aerocapture and Ballistic Entry Flows in Neptune’s Atmosphere EVALUATED
Neptuno é um dos planetas do Sistema Solar ainda por explorar e o ser humano precisa de preparar-se para os novos desafios de engenharia que esta exploração acarreta. Atualmente, muitas são as parecenças assumidas entre as atmosferas de Neptuno e Júpiter; particularmente na composição com hidrogénio e hélio, considerados como os principais componentes (proporções aproximadas de 80%/20%). Também se sabe que a atmosfera de Neptuno tem uma pequena quantidade de metano (CH4), com percentagens estimadas de 1.5%. Este trabalho avalia a influência da composição química exata da atmosfera de Neptuno (incluindo CH4) no ambiente aerotérmico a que uma cápsula está sujeita aquando a entrada atmosférica. São consideradas diferentes formas para a cápsula (60deg e 45deg sphere-cones), e dois pontos de trajetória para diferentes tipos de missão: um ponto de trajetória para entrada atmosférica balística (80km de altitude a 18 km/s), e outro para uma manobra de aerocaptura (130km de altitude a 29 km/s). Para ambas as cápsulas, os diferentes pontos de trajetória e composições químicas (com/sem CH4) são considerados para a análise aerotermodinâmica, incluíndo os fluxos de calor convectivos e radiativos ao longo parede da cápsula. Os resultados mostram que, para a composição com metano, os fluxos radiativos na parede aumentam significativamente, especialmente para o ponto de entrada balística. Finalmente, uma análise aerodinâmica é feita para o ponto de aerocaptura, avaliando os coeficientes aerodinâmicos para cápsulas com superfícies de controlo (trim-tabs). A cápsula com um cone-angle de 45deg parece apresentar melhor desempenho, enquanto que 60deg é propícia a instabilidades aerodinâmicas.
janeiro 25, 2021, 14:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Mário António Prazeres Lino da Silva
Departamento de Física (DF)
Professor Auxiliar Convidado