| 火星大气高温光谱建模与非平衡辐射热流预测 |
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| 引用本文： | 吕俊明,李飞,李齐,程晓丽.火星大气高温光谱建模与非平衡辐射热流预测[J].航空学报,2022,43(3):35-46. |
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| 作者姓名： | 吕俊明 李飞 李齐 程晓丽 |
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| 作者单位： | 中国航天空气动力技术研究院,北京 100074;中国航天科技集团有限公司航天飞行器气动热防护实验室,北京 100074,中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190,北京空间飞行器总体设计部,北京 100094 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(11772315,11902025)~~； |
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| 摘 要： | 火星科学实验室成功着陆后的热环境重构数据表明，气动辐射加热在火星进入防热设计中具有不同于以往认识的重要影响，未知机制和模型不确定性等问题有待进一步研究。探测器高速进入火星大气产生极高温非平衡气动环境，造成火星气动辐射与常规CO2红外辐射研究显著不同。针对火星大气高温光谱和辐射热流预测，首先，建立适用于火星大气的高温非平衡光谱辐射模型，获得典型高温条件CO2光谱结构和辐射强度，与NASA和JAXA试验结果对比，结果显示符合较好。其次，依靠激波管和发射光谱测量技术，开展典型进入条件的辐射强度测量试验，数值结果、试验值和NASA试验结果相互符合较好，验证了光谱模型。最后，对探路者号进行气动辐射加热分析，完成典型进入条件下的非平衡流动和辐射特性计算，基于光线法得到光谱辐射强度沿驻点线的变化，表明高速与低速条件的气动辐射机制存在显著差异；基于有限体积法获得进入器表面辐射热流分布，结果显示辐射热流的分布及变化规律与地球再入显著不同，进入速度6 km/s以下时辐射热流随进入速度增加而减小，同时进入器锥身及肩部的辐射热流高于驻点区域。
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| 关 键 词： | 火星进入 热防护设计 气动热力学 气动辐射 非平衡流动 光谱辐射强度 辐射加热 |
Modeling of Martian atmospheric high temperature spectra and prediction of non-equilibrium radiative heating |
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| LYU Junming,LI Fei,LI Qi,CHENG Xiaoli.Modeling of Martian atmospheric high temperature spectra and prediction of non-equilibrium radiative heating[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2022,43(3):35-46. |
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| Authors: | LYU Junming LI Fei LI Qi CHENG Xiaoli |
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