Уменьшение сопротивления и энергетических затрат при выделении энергии перед тупым телом в гиперзвуковом полете

На основе простой приближенной теории оценены оптимальная мощность стационарного сосредоточенного источника энергии в сверхзвуковом потоке и его наименьшее расстояние от тела, обеспечивающие существенное сокращение энергетических затрат на продвижение тела. Установлены законы подобия для пересчета численных или экспериментальных результатов на другие условия. Проведено численное моделирование набегания гиперзвукового потока на тупое тело с энерговыделением и без него. Расчеты сделаны применительно к описанным новым экспериментам по обтеканию и измерению сопротивления модели в гиперзвуковой ударной трубе при числе Маха $10$ в присутствии мощного дугового источника энергии и без него. Представлены наглядные картины течения и пространственных распределений газодинамических величин. Рассчитанные формы ударных волн хорошо согласуются с шлирен-фотографиями, а рассчитанная сила сопротивления – с измеренной. Показано численно, что при условиях, близких к оптимальным, сопротивление может быть снижено примерно в пять раз, а суммарные затраты энергии на его преодоление – в четыре раза.