Hypersonic boundary layer when ѕying in the atmosphere of Mars

Abstract

Исследуется структура пограничного слоя на плоской поверхности в условиях посадки на Марс. Вводится двухтемпературная модель колебательно возбужденной диссоциирующей трехкомпонентной газовой смеси CO2, CO, O, позволяющая адекватно воспроизвести основные характеристики гиперзвукового полета в атмосфере Марса. Для двух точек траектории посадки на Марс выполнены расчеты плоского пограничного слоя на пластине с изотермической некаталитической поверхностью. Выполнено сравнение профилей газодинамических величин, рассчитанных на основе локально автомодельных уравнений с профилями, полученными конечно-разностным методом на основе полных уравнений пограничного слоя. Показано, что с точностью, приемлемой для последующих расчетов устойчивости, имеет место выход профилей, полученных из полных уравнений, на локально автомодельные решения. Проведено сравнение фазовых скоростей нейтральных (растущих) возмущений, вычисленных на основе известного критерия обобщенной точки перегиба и соответствующего обобщения, явно учитывающего условия развитой диссоциации. The structure of the boundary layer on a ѕat surface under conditions of landing on Mars is studied. A two-temperature model of a vibrationally excited dissociating three-component gas comprising of CO2, CO and O mixture is introduced, which allows adequately reproducing the main characteristics of hypersonic ѕight in the Martian atmosphere. For two points of the landing trajectory on Mars, calculations of a ѕat boundary layer on a plate with an isothermal non- catalytic surface were performed. The profiles of gas-dynamic quantities obtained on the basis of locally self-similar equations are compared with the profiles obtained by the finite-difference method based on the complete equations of the boundary layer. It is shown that, with acceptable accuracy for subsequent stability calculations, the profiles obtained from the complete equations yield locally self-similar solutions. A comparison is made of the phase velocities of neutral (growing) perturbations obtained on the basis of the well-known criterion of the generalized inѕection point and the corresponding generalization, which explicitly takes into account the conditions of developed dissociation.