Parametric study of entry vehicles with hyperbolic contours

On all previous NASA missions to Mars, the shape of the front of the capsule reaching the planet’s surface has been designed using a truncated cone with a spherical apex. An alternative shape of the capsule can be designed using hyperbolic contours. This work investigates the hypersonic aerodynamic characteristics of entry capsules on Mars, designed with hyperbolic contours, using the SU2-NEMO CFD code. The aerothermodynamic environment at one point in the entry phase is also analyzed. The results of the CFD simulations showed that the drag and lift coefficients can be increased using hyperbolic contours, compared to those of the original MSL entry vehicle, without significantly altering the shape of the capsule. This implies that the aerodynamic properties of the entry vehicle can be improved by using the front body shape based on hyperbolic contours.

In tutte le precedenti missioni della NASA su Marte, la forma della parte anteriore della capsula che raggiunge la superficie del pianeta è stata progettata utilizzando un tronco di cono con apice sferico. Una forma alternativa della capsula può essere progettata utilizzando contorni iperbolici. Questo lavoro indaga le caratteristiche aerodinamiche ipersoniche delle capsule di ingresso su Marte, progettate con contorni iperbolici, utilizzando il codice CFD SU2-NEMO. Viene anche analizzato l’ambiente aerotermodinamico in un punto della fase di rientro. I risultati delle simulazioni CFD hanno dimostrato che i coefficienti di resistenza e di portanza possono essere aumentati utilizzando i contorni iperbolici, in confronto a quelli del veicolo di ingresso MSL original, senza alterare in modo significativo la forma della capsula. Ciò implica che le proprietà aerodinamiche del veicolo di ingresso possono essere migliorate utilizzando la forma del corpo anteriore basata sui contorni iperbolici.