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Simulaciones RANS del rendimiento de boquillas avanzadas e interacciones de retroflujo para el aterrizaje vertical de vehículos de lanzamiento reutilizables

Autores: Scarlatella, Giuseppe; Sieder-Katzmann, Jan; Propst, Martin; Heutling, Theodor; Petersen, Jannis; Weber, Felix; Portolani, Marco; Garutti, Marco; Bianchi, Daniele; Pastrone, Dario; Ferrero, Andrea; Tajmar, Martin; Bach, Christian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Simulaciones RANS del rendimiento de boquillas avanzadas e interacciones de retroflujo para el aterrizaje vertical de vehículos de lanzamiento reutilizables


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Conceptos de boquillas
Nivel de preparación tecnológica
Despegue vertical
Vehículos de lanzamiento reutilizables con aterrizaje
Propiedades de compensación de altitud
Campañas experimentales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En los últimos años, los conceptos avanzados de toberas han atraído interés debido a los avances en su nivel de preparación tecnológica y estudios sobre aplicaciones a vehículos de lanzamiento reutilizables de despegue y aterrizaje vertical. Esto se debe a sus propiedades intrínsecas de compensación de altitud, que podrían mitigar el costo adicional de propulsante resultante de las maniobras de aterrizaje vertical basadas en retropropulsión. Campañas experimentales y numéricas en la Universidad Técnica de Dresde prueban el rendimiento de toberas de aerospike anulares, de doble campana y de deflexión de expansión en comparación con toberas convencionales en varios regímenes de contraflujo subsónico y condiciones atmosféricas. Se informan los métodos de investigación y una descripción detallada de los resultados experimentales y numéricos. Más específicamente, el estudio ofrece una comparación entre toberas avanzadas y convencionales, con un enfoque en el rendimiento de la tobera a través de experimentos y el rendimiento aerodinámico e interacción de retroflujo a través de simulaciones. Se detalla la topología del flujo que se establece dentro del área de interacción entre los chorros de la tobera y los contraflujos, con las ventajas y limitaciones de cada tobera avanzada en términos de rendimiento adaptativo. Las simulaciones numéricas confirman que las toberas avanzadas logran compensación de altitud en configuraciones de retroflujo. Además, la distancia obtenida de los modelos para la penetración del chorro en contraflujos subsónicos es compatible con formulaciones empíricas disponibles en la literatura.

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