Att testa de överljudsdynamiska egenskaperna hos Tianwen-1 Mars Entry Capsule är avgörande för att säkerställa dess framgångsrika inträde i Mars atmosfär. Forskare genomför olika tester för att utvärdera kapselns prestanda under de extrema förhållanden den kommer att möta under denna kritiska fas av sitt uppdrag. Här är några av metoderna som används för att testa de överljudsdynamiska egenskaperna hos Tianwen-1 Mars Entry Capsule:

Vindtunneltestning:

Vindtunnlar är markanläggningar utformade för att simulera luftflödesförhållandena som kapseln möter under överljudsinträde i atmosfären. Skalmodeller eller repliker av kapseln är monterade i vindtunnelns testsektion och högtrycksluft eller andra gaser tvingas genom tunneln med överljudshastigheter. Denna testning ger värdefull data om kapselns aerodynamiska egenskaper, såsom drag, lyft och stabilitet, under realistiska flödesförhållanden.

Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulering:

CFD är ett kraftfullt verktyg för att analysera vätskeflöden numeriskt med hjälp av beräkningsmetoder. Forskare kan skapa virtuella modeller av kapseln och simulera dess överljuds inträde i Mars atmosfär. Genom att lösa komplexa matematiska ekvationer hjälper CFD till att förutsäga kapselns bana, tryckfördelning, värmeöverföring och andra parametrar associerade med överljudsflygning. CFD-simuleringar kompletterar vindtunneltester och ger ytterligare insikter om kapselns beteende.

Flygtest med klingande raketer:

Sondraketer är enstegsraketer som kan bära nyttolaster till höga höjder, och erbjuder en plattform för flygtester under förhållanden nära rymden. Forskare kan använda sondraketer för att testa sub-scale prototyper eller komponenter i ingångskapseln. Dessa flygtest ger verklig data om kapselns överljudsdynamiska egenskaper, inklusive dess aerodynamiska prestanda, termiska svar och kontrollsystem. Flygtestdata validerar förutsägelserna från vindtunneltester och CFD-simuleringar.

Släpptest med höghöjdsballonger:

Höghöjdsballonger kan lyfta nyttolast till stratosfäriska höjder, vilket ger möjligheter till falltester. Underskaliga modeller av kapseln är utrustade med sensorer och frigörs från ballongerna på specifika höjder. Under nedstigningen möter modellerna supersoniska luftflödesförhållanden som liknar dem som upplevdes under Mars-inträdet. Falltester ger värdefull information om kapselns dynamiska beteende, fallskärmsplacering och övergripande systemprestanda.

Termisk testning:

Tianwen-1 Mars Entry Capsule möter extremt höga temperaturer under överljudsinträde på grund av den intensiva friktionen med atmosfären. Forskare genomför termiska tester för att utvärdera kapselns förmåga att motstå dessa extrema förhållanden. Värmeflödesanläggningar, arc jet vindtunnlar och andra specialiserade inställningar används för att simulera den termiska miljön för Mars intåg och bedöma kapselns termiska skyddsmaterial och strukturer.

Genom en kombination av vindtunneltester, CFD-simuleringar, flygtester, falltester och termiska tester, utvärderar forskare noggrant de överljudsdynamiska egenskaperna hos Tianwen-1 Mars Entry Capsule. Denna rigorösa testprocess hjälper till att minska riskerna och säkerställer att kapseln kan navigera på ett säkert sätt i utmaningarna med överljudsinträde i atmosfären under sitt uppdrag till Mars.