entry-heating (вид сценария)

Вид сценария движка v0.40.0, семейство Анализ миссий, линии связи и космические операции. Носит консультативный характер: результат анализа исследовательского и инженерного инструмента; это не навигационное оборудование с утверждённым типом и не служба обеспечения безопасности жизни. Каждая метка здесь принадлежит движку или матрице верификации; вид считается MODELLED, если матрица не говорит иного (как заслуживается метка: раздел README «Evidence»).

Что делает#

3-DoF вход в атмосферу материальной точки над вращающейся сферической Землёй или Марсом (баллистический или с подъёмной силой при постоянном крене), RK4, через US76, экспоненциальную атмосферу или атмосферу Марса, с конвективным нагревом в точке торможения по Саттону–Грейвсу (NASA TR R-376): пиковое замедление, тепловой поток и скоростной напор, тепловая нагрузка, дальность по поверхности, проверка энергии во вращающейся системе и рядом с ними замкнутая форма Аллена–Эггерса. Пиковое замедление проверено по опубликованному номиналу Stardust; нагрев — MODELLED.

Один прогон scenarios/entry-heating-stardust.toml сводится к следующему: entry-heating (earth): V_rel 12551 m/s, γ 8,43° -> peak 35,4 g at 54,2 km, peak q 746 W/cm² at 62,0 km, heat load 20970 J/cm², peak q_dyn 20,8 kPa; terminal-altitude at 317 s (closed form 60,2 g; MODELLED 3-DoF, no radiative/TPS)

Входные параметры#

Из схемы (kshana kinds --json):

• Обязательные поля: нет
• Необязательные поля: body, atmosphere, rho0_kg_m3, scale_height_m, entry_interface_altitude_m, velocity_frame, entry_speed_m_s, flight_path_angle_deg, heading_deg, latitude_deg, longitude_deg, mass_kg, drag_coefficient, reference_area_m2, nose_radius_m, lift_to_drag, bank_angle_deg, rotating_planet, step_s, terminal_altitude_m, max_time_s

Пример scenarios/entry-heating-stardust.toml задаёт, среди прочего:

Запустите#

kshana scenarios/entry-heating-stardust.toml

Что он даёт#

Скалярные результаты этого прогона с единицами, которые указывает движок:

Метка результата (от движка): MODELLED — 3-DoF вход материальной точки над вращающейся сферической планетой (центральная гравитация, без J2), согласованно вращающаяся атмосфера без ветра, постоянные C_D, L/D и крен, RK4; конвективный нагрев в точке торможения по NASA TR R-376 (1971), холодная стенка, БЕЗ радиационного нагрева, БЕЗ отклика теплозащиты/абляции, НЕ 6-DoF

Доказательства#

MODELLED 1 · VALIDATED 1: строки матрицы верификации, называющие этот вид.

• VALIDATED 3-DoF вход материальной точки над вращающейся сферической Землёй через стандартную атмосферу США 1976, интегрируемый методом RK4 от инерциального состояния входа, с выдачей пикового замедления и его высоты; относительное планеты состояние входа из i Тесты: entry_stardust_published.rs.
• MODELLED Конвективный тепловой поток в точке торможения q = k sqrt(rho/R_n) V^3 с константами Саттона–Грейвса для воздуха Земли и атмосферы Марса (NASA TR R-376, 1971), его пик и интегральная тепловая нагрузка вдоль 3-DoF входа, баллистического или с подъёмной силой при c Тесты: entry_stardust_published.rs.

Строки, которые задействовал сам прогон, с оракулом, который указывает им матрица (публичные источники названы там):

• MODELLED Детерминированные, хешируемые по сценарию, SBOM и кроссплатформенные эталонные проверки (golden). Оракул (ExternalDataset): соответствие SBOM официальной схеме JSON CycloneDX 1,5 (плюс допустимые идентификаторы SPDX) — внешний опубликованный стандарт, ноль ошибок валидации на всём графе зависимостей; часть о детерминизме FoM и побайтной воспроизводимости остаётся закреплённой проверкой внутренней согласованности, поэтому строка остаётся MODELLED
• VALIDATED 3-DoF вход материальной точки над вращающейся сферической Землёй через стандартную атмосферу США 1976, интегрируемый методом RK4 от инерциального состояния входа, с выдачей. Оракул (ExternalDataset): номинал Stardust по Desai, Mitcheltree и Cheatwood (1999, NASA NTRS 20050042027): максимальное замедление 33,4 g при 12,6 км/с относительно планеты и стартовой массе 45,8 кг, траектория 6-DoF POST с полной аэродинамической базой данных; граница входа по Desai, Lyons, Tooley и Kangas (NTRS 20090004445): радиус 6503,14 км, инерциальная скорость 12,9 км/с при -8.2 град. Пороги предварительно зарегистрированы в xval/entry-stardust/PREREGISTRATION.
• MODELLED Конвективный тепловой поток в точке торможения q = k sqrt(rho/R_n) V^3 с константами Саттона — Грейвса для земного воздуха и атмосферы Марса (NASA TR R-376, 1971), его . Oracle (InternalConsistency): Внутренняя согласованность: соотношение и константы в том виде, как они напечатаны в NASA TR R-376, проверка сходимости при половинном шаге и ожидаемый порядок пиков нагрева и замедления. ЧЕГО НЕТ: ни с каким опубликованным значением нагрева сравнения не проводилось (в статьях о Stardust приведены проектный предел и оценка конвективного плюс радиационного нагрева около 1200 W/cm2, с которой не может совпасть соотношение только для конвективного нагрева); нет радиационного нагрева, температуры стенки или

Ограничения#

Что отчёт самого прогона называет не смоделированным или не проверенным:

• MODELLED — 3-DoF вход материальной точки над вращающейся сферической планетой (центральная гравитация, без J2), согласованно вращающаяся атмосфера без ветра, постоянные C_D, L/D и крен, RK4; конвективный нагрев в точке торможения по NASA TR R-376 (1971), холодная стенка, БЕЗ радиационного нагрева, БЕЗ отклика теплозащиты/абляции, НЕ 6-DoF (результат label)
• Пиковое замедление проверено по опубликованному номинальному случаю Stardust; нагрев — MODELLED. (каталог видов (kshana kinds --json))
• Граница входа на радиусе 6503,14 km, инерциальная скорость 12,9 km/s при -8.2 deg, 45,8 kg, диаметр 0,811 m, радиус носа 0,2202 m (Desai et al., NASA NTRS 20050042027 и 20090004445). Широта и курс — предполагаемый приблизительный вход над Тихим океаном; C_D — значение по умолчанию модуля для сферы-конуса с углом 60 deg. Опубликованное номинальное пиковое замедление 6-DoF: 33,4 g. Нагрев — только конвективный по Саттону — Грейвсу, MODELLED. (комментарий в файле сценария, строки 4–8)
• Воспроизводимость и гарантии качества ПО — MODELLED, а не validated: одно из частных утверждений проверено извне, но вся возможность составлена из смоделированных частей, поэтому возможность остаётся Modelled. (матрица верификации (docs/MODELLED-RATIONALE.md))
• Конвективный нагрев в точке торможения при входе (Саттон — Грейвс) для входа с 3 степенями свободы — MODELLED, а не validated: он проверен по собственному замкнутому или аналитическому тождеству, что выявляет ошибки переписывания и коэффициентов, но не является внешним оракулом. (матрица верификации (docs/MODELLED-RATIONALE.md))

См. также#

• Страница семейства: Анализ миссий, линии связи и космические операции
• Все виды: KINDS.md
• Тематическая страница: ENTRY-EO-ASCENT.md