Validation of a Numerical Procedure to Extract the Aerodynamic Derivatives of Re-entry Vehicles

Sin dai primi voli spaziali fu chiaro che la fase di rientro richieda particolari attenzioni al fine di assicurare sia l'incolumità del personale di bordo che l'integrità di strumentazioni e campioni. In questo lavoro viene analizzato uno dei fattori critici di questa fase molto complessa: la stabilità aerodinamica. Nello specifico, avvalendosi della tecnica numerica, si è validata una procedura in grado di calcolare le derivate aerodinamiche che qualificano la stabilità aerodinamica di un velivolo spaziale in fase di rientro. Per estrarre le derivate aerodinamiche di interesse é stato utilizzato il metodo delle oscillazioni forzate. Si è imposto una determinata legge oscillatoria al dominio di calcolo comprendente il corpo in esame e mantenuto fisso il vettore velocità della corrente indisturbata. Da ciò consegue un'alterazione temporale dell'angolo di attacco e dei coefficienti aerodinamici. Tenendo traccia della variazione di questi coefficienti, a posteriori, si sono estratti i parametri di interesse.Per lo studio ci si è avvalsi di due codici CFD commerciali: Ansys Fluent e Metacomp CFD++. Una casistica semplice é stata inizialmente oggetto di studio, andando ad analizzare il comportamento della caspula di rientro Hayabusa in condizioni di volo subsonico. Ottenuti i primi risultati, lo studio é stato condotto sulla navetta spaziale Space Rider. I risultati numerici confermano la bontà dell'approccio scelto e identificano in CFD++ il codice numerico più performante per questo tipo di simulazione.