Development of a Method for Assessing Air Dustiness in the Main Fairing of the Launch Vehicle
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
PC Тесhnology Сеntеr, Kharkiv, Ukraine
Abstract
ENG: The object of this study is the process of thermostating the main fairing with a satellite at the stage of prelaunch preparation of the launch vehicle. When thermostating, it is necessary to predict the risk of dust contamination of the satellite surface. Currently, there are no normative methods for solving this problem. A numerical model has been proposed that makes it possible to quickly predict the dynamics of pollution of any surface of the satellite. A numerical model has been built for analyzing the zones of dust pollution of air in the main fairing of the launch vehicle during thermostating. The novelty of the model is the use of the Laplace equation for the speed potential, based on which the problem of aerodynamics is solved, namely, the flow rate in the main fairing is determined. Based on the model built, a computational experiment was conducted for dust particles with a diameter of 6 μm that fall
into the main fairing during thermostating. The results of the research showed that the formation of areas of dust pollution near the satellite is influenced by the geometric shape of the satellite, which affects the formation of an uneven air velocity field in the main fairing and the organization of air supply to the main fairing. Calculations are performed within a few seconds, which makes it possible during working day to conduct a set of studies into the rational choice of the organization of air exchange of the main fairing during its thermostating. The constructed numerical model can be used in design organizations to scientifically substantiate the thermostating mode of the main fairing, taking into consideration the characteristics of the satellite located in it.
UKR: Об'єктом даного дослідження є процес термостатування головного обтічника із супутником на етапі передстартової підготовки ракети-носія. При термостатуванні необхідно прогнозувати ризик пилового забруднення поверхні супутника. Наразі не існує нормативних методів розв'язання цієї задачі. Запропоновано чисельну модель, яка дозволяє швидко прогнозувати динаміку забруднення будь-якої поверхні супутника. Побудовано чисельну модель для аналізу зон пилового забруднення повітря в головному обтічнику ракети-носія під час термостатування. Новизна моделі полягає у використанні рівняння Лапласа для потенціалу швидкості, на основі якого розв'язується задача аеродинаміки, а саме визначається швидкість потоку в головному обтічнику. На основі побудованої моделі проведено обчислювальний експеримент для частинок пилу діаметром 6 мкм, які потрапляють в основний обтічник під час термостатування. Результати досліджень показали, що на формування зон пилового забруднення поблизу супутника впливає геометрична форма супутника, яка впливає на формування нерівномірного поля швидкості повітря в головному обтічнику та організацію підведення повітря до головного обтічника. Розрахунки виконуються протягом декількох секунд, що дає можливість протягом робочого дня провести комплекс досліджень щодо раціонального вибору організації повітрообміну головного обтічника під час його термостатування. Побудована чисельна модель може бути використана в проектних організаціях для наукового обґрунтування режиму термостатування головного обтічника з урахуванням характеристик розташованого в ньому супутника.
UKR: Об'єктом даного дослідження є процес термостатування головного обтічника із супутником на етапі передстартової підготовки ракети-носія. При термостатуванні необхідно прогнозувати ризик пилового забруднення поверхні супутника. Наразі не існує нормативних методів розв'язання цієї задачі. Запропоновано чисельну модель, яка дозволяє швидко прогнозувати динаміку забруднення будь-якої поверхні супутника. Побудовано чисельну модель для аналізу зон пилового забруднення повітря в головному обтічнику ракети-носія під час термостатування. Новизна моделі полягає у використанні рівняння Лапласа для потенціалу швидкості, на основі якого розв'язується задача аеродинаміки, а саме визначається швидкість потоку в головному обтічнику. На основі побудованої моделі проведено обчислювальний експеримент для частинок пилу діаметром 6 мкм, які потрапляють в основний обтічник під час термостатування. Результати досліджень показали, що на формування зон пилового забруднення поблизу супутника впливає геометрична форма супутника, яка впливає на формування нерівномірного поля швидкості повітря в головному обтічнику та організацію підведення повітря до головного обтічника. Розрахунки виконуються протягом декількох секунд, що дає можливість протягом робочого дня провести комплекс досліджень щодо раціонального вибору організації повітрообміну головного обтічника під час його термостатування. Побудована чисельна модель може бути використана в проектних організаціях для наукового обґрунтування режиму термостатування головного обтічника з урахуванням характеристик розташованого в ньому супутника.
Description
M. Biliaiev: ORCID 0000-0002-1531-7882;
V. Biliaieva: ORCID 0000-0003-2399-3124;
V. Kozachyna: ORCID 0000-0002-6894-5532;
V. V. Кzachyna: ORCID 0000-0002-7433-7306;
O. Berlov: ORCID 0000-0002-7442-0548;
T. Rusakova: ORCID 0000-0001-5526-3578;
Keywords
computational experiment, dust pollution, master fairing, satellite, thermostating, numerical model, computational experiment, пилове забруднення, супутник, термостатування, головний обтічник, чисельна модель, обчислювальний експеримент, КГВ
Citation
Biliaiev M., Biliaieva V., Rusakova T., Kozachyna V., Berlov O., Semenenko P., Kozachyna V., Brazaluk I., Klym V., Tatarko L. Development of a Method for Assessing Air Dustiness in the Main Fairing of the Launch Vehicle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol. 5, № 1 (119). P. 17–25. DOI: 10.15587/1729-4061.2022.266013.