CFD analysis of high enthalpy flows around space shuttle and HYFLEX

航空宇宙技術研究所 24-26 Jun. 1998 東京 日本
National Aerospace Laboratory 24-26 Jun. 1998 Tokyo Japan
実在気体CFD(数値流体力学)コードを確認して適切な実在気体モデルを構築するために、1温度で化学的に非平衡のCFDコードを使ってHEK(角田宇宙推進技術研究センター高エンタルピー衝撃風洞)実験を解析した。HYFLEX(極超音速飛行実験)6%モデルの風上表面における空力加熱分布を詳細に比較した。HEKについて4テスト条件を選択して、加熱特性に対するエンタルピーと2成分スケーリングの効果を研究し、良い一致を得た。データを地上から飛行へ補外するために、触媒および非触媒壁条件におけるHYFLEX飛行条件について実在気体計算を行った。一方、HOPE-X(宇宙往還技術試験機)再突入飛行のような高高度高マッハ数において、高角度アタックのトリム能力が重要な設計指標となる。これらの空力特性に対する実在気体の効果を研究するために、マッハ数が5から26までのスペースシャトルの軌道に沿った配置周囲で計算を行った。圧力位置の中心に対する実在気体の効果をシャトルのOADBデータと良く対比した。
In order to validate real gas CFD (Computational Fluid Dynamics) code and construct appropriate real gas models, analysis of HEK (High Enthalpy shock tunnel at Kakuda Research Center), high enthalpy shock tunnel experiment is made by using one temperature chemically nonequilibrium CFD code. Aerothermodynamic heating distributions on the windward surface of HYFLEX (Hypersonic Flight Experiment) six percent model are compared in detail. Four test conditions in HEK are selected to investigate enthalpy and binary scaling effects on heating characteristics and good agreements are obtained. To extrapolate data from ground to flight, real gas computations are also made for HYFLEX flight conditions at catalytic and non-catalytic wall assumptions. On the other hands, at high altitude and high mach numbers like HOPE-X (H-2 Orbiting Plane Experimental) reentry flight, trim capability of high angle attack is an important design factor. To investigate real gas effects of these aerodynamic characteristics, calculations are made around space shuttle configuration along its trajectory from mach number five to 26. Real gas effects on center of pressure locations are compared well with the shuttle OADB data.
資料番号: AA0001958017
レポート番号: NAL SP-41