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La investigación de la interacción entre el pluma y el regolito y la dispersión de polvo durante la etapa de descenso de Chang"E-5

Autores: Zhang, Haiyan; Li, Cunhui; You, Jilin; Zhang, Xiaoping; Wang, Yi; Chen, Liping; Fu, Qingfei; Zhang, Baogui; Wang, Yuming

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

La investigación de la interacción entre el pluma y el regolito y la dispersión de polvo durante la etapa de descenso de Chang"E-5


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Pluma
Interacción con la superficie
Propiedades de erosión
Motor de bajo empuje
Misión Chang"E-5
Misión lunar

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La interacción entre la pluma y la superficie que ocurre como resultado de una pluma de escape de motor de empuje variable que impacta en el suelo durante los aterrizajes es crítica para el diseño de futuras misiones lunares. Las propiedades ambientales únicas de la luna, como la baja gravedad, el alto vacío y la capa de regolito, hacen que este estudio sea complejo y desafiante. En este artículo, construimos un modelo de simulación confiable, con restricciones basadas en fotos de aterrizaje, para caracterizar las propiedades de erosión inducidas por una pluma de motor de bajo empuje. Nos enfocamos en el proceso de erosión de la pluma-s superficie de bajo empuje y las propiedades de erosión durante la misión Chang"E-5, con el objetivo de determinar la diferencia de erosión entre condiciones de alto y bajo empuje; esta es una preocupación importante, ya que el proceso de erosión para una misión lunar de bajo empuje rara vez se estudia. Primero, para identificar todo el proceso de erosión y su efecto relativo en la superficie lunar plana, se construye un modelo de simulación de tobera de cohete uno a uno; se utilizan resultados experimentales en el suelo para verificar los parámetros de entrada simulados del campo de flujo de la pluma de vacío. A continuación, se considera el flujo de la pluma utilizando el método de volúmenes finitos, y se adopta el modelo de erosión de Roberts, basado en el esfuerzo cortante excesivo, para describir las propiedades de interacción pluma-s superficie. Finalmente, se selecciona un marco lagrangiano utilizando el modelo de fase discreta para investigar las propiedades dinámicas de las partículas de polvo lunar. Los resultados muestran que la profundidad de erosión, la masa total eyectada y el ángulo máximo de inclinación de las partículas durante el período de aterrizaje de Chang"E-5 son aproximadamente 0.2 cm, 335.95 kg y 4.16 grados, respectivamente. Estos resultados no solo son útiles para el análisis de muestras lunares de Chang"E-5, sino también para el diseño de futuras misiones lunares.

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