Dissertação

Aerothermodynamic Properties of an Upper Stage Rocket Equipped with Control Surfaces CONFIRMED

Os mais recentes desenvolvimentos na indústria aeroespacial apontam para uma emergente necessidade na reutilização de foguetões na sua totalidade. Apesar de empresas como a SpaceX, Blue Origin e Rocket Lab já terem demonstrado as suas capacidades ou intenções no reaproveitamento de primeiros andares, a maior dificuldade assenta na recuperação controlada de andares superiores a velocidades orbitais. Este trabalho tem como objetivo estudar a reentrada de um andar superior de um foguetão equipado com superfícies de controlo através de simulações em CFD, com recurso ao código SPARK, desenvolvido e mantido no Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear. A velocidade considerada para a simulação numérica foi 7.6 km/s, a uma altitude de 60 km. Os coeficientes aerodinâmicos e fluxos de calor foram calculados para esse ponto da trajetória e para duas geometrias do nariz do veículo diferentes (uma esférica e outra elíptica), com o objetivo de determinar a eficiência das superfícies de controlo a diferentes ângulos (10º, 20º e 30º) e o sistema de proteção térmica adequado. Os dois modelos de transporte utilizados (Wilke e Gupta-Yos/CCS) mostraram concordância na camada de choque. Uma análise mais complexa foi efetuada tendo em conta o modelo de duas temperaturas proposto por Park no caso de desequilíbrio térmico. Este desequilíbrio mostrou-se claramente visível na zona da onda de choque, alcançando o equilíbrio térmico na zona da camada limite. As duas geometrias apresentaram uma boa semelhança aerodinâmica. As configurações e ângulos de deflexão em estudo resultaram numa máxima eficiência aerodinâmica para a geometria esférica de 0.19.
Reentrada, CFD Hipersónico, SPARK, Aerotermodinâmica, Superfícies de Controlo, Fluxos de Calor Convectivos

Novembro 22, 2019, 17:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

Mário António Prazeres Lino da Silva

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar Convidado

ORIENTADOR

Tiago Hormigo

Spinworks

Especialista