NASA-Ingenieure entwerfen wie die Aerodynamik des Its neue Schwerlast-Trägerrakete

NASA neue Space Launch System wird das erste Astronauten über niedrige Erdumlaufbahn durchzuführen, da Saturn V in den Raum ging – aber es wird auch 10 Prozent mehr Nutzlast tragen. Das gibt seinen Ingenieuren eine Menge Mathematik zu befürchten, und das ist, wie ihre Arbeit aussieht.

Ein Team in der Raumfahrt-Agentur nutzen computational Fluid Dynamics – Simulationen, um die Aerodynamik des neuen Handwerks verstehen. Es ist ein vertrautes Design: Es gibt ein zentraler Kern mit zwei Feststoffraketen, die an den Seiten geschnallt. Zwei Minuten nach dem Start werden 16 Trennung Motoren eingesetzt, um die Booster von der Seite zu trennen. Sie habe es hunderte Male gesehen; Es ist eine Ikone.

Aber während dieser Art von Operation entstehenden Kräfte sind immens, und wenn du versuchst, 10 Prozent mehr Sachen in den Raum zu schieben, als Sie zuvor schwer getan haben, vorherzusagen. Damit diese Mathematik.

NASA erklärt, dass es eine numerische Strömungssimulation verwendet hat Paket mit dem Namen Cart3D – die tatsächlich von der NASA entwickelt wurde – um die aerodynamischen Kräfte auf das System beim Start zu berechnen. Ihre Berechnungen sind Complext sagen sie zumindest. 22 verschiedene Quellen des Schubes berücksichtigen: Plooms aus zwei Booster, die vier Kern-Bühne-Motoren und 16 Booster Trennungen Motoren.

NASA erklärt, was Sie in diesem Bild sehen können: die transparenten Flächen zeigen die Schockwellen in der einströmenden Luft wie es stößt das Fahrzeug und den motor vorwärts Booster-Trennung-Federn (rot dargestellt). Die Fahrzeugoberfläche wird durch Druck eingefärbt.

Sie arbeiten über acht unabhängigen Variablen, die Listen der NASA als "drei Übersetzung Variablen und zwei Drehung-Variablen, die Booster Position und Ausrichtung in Bezug auf den Kern, die gratis-Stream Anstellwinkel und Winkel des Seite-Rutsch des Kerns und die relative Ausrichtung der Booster-Trennung-Motoren zu definieren." Und dann, nur um sicher zu sein, sie laufen auch getrennte Simulationen zu beurteilen, was passiert, wenn eine der Quellen des Schubes ausfällt.

Alles in hat das Team bisher 22.000 verschiedene Simulationen zu erarbeiten, wie die Aerodynamik des Handwerks vor allem beim Start funktioniert ausführen. Vielleicht hatte verständlicherweise die Simulationen auf den Plejaden Supercomputer der NASA Advanced Supercomputing-Anlage am Ames Research Center ausgeführt werden. Diese Arten von Ergebnissen, die bei der NASA supercomputing Konferenz vorgestellt wurden, werden auf eine riesige Datenbank von Arbeit verwendet, um das Verhalten der Space Launch System bewerten hinzugefügt werden.

[NASA]

Bilder von Stuart Rogers, NASA/Ames; Ryan Rocha, University of California, Davis