Το υποσύστημα Aerodynamics ειδικεύεται στη σχεδίαση των αεροδυναμικών κομματιών του πυραύλου, καθώς και στην ανάλυση της τροχιάς του κατά την πτήση. Με στόχο την επίτευξη των καλύτερων δυνατών αποτελεσμάτων, το υποσύστημα αναπτύσσει τις δικές του τεχνικές και εργαλεία, τα οποία βασίζονται σε ήδη υπάρχοντες υπολογιστικούς πόρους ή σε νέες μεθόδους που εκμεταλλεύονται τις αεροδυναμικές ιδιότητες του ίδιου του πυραύλου. Πραγματοποιώντας CFD αναλύσεις και πολλών ειδών test, γίνεται δυνατή η εξαγωγή των ζητούμενων αριθμητικών και εικονικών δεδομένων.
Ο κύριος στόχος του τμήματος του Αεροδυναμικού Σχεδιασμού είναι η σχεδίαση ενός ευσταθούς πυραύλου, ο οποίος φτάνει με ακρίβεια σε ένα επιθυμητό απόγειο, με όσο το δυνατόν λιγότερες διορθώσεις. Η διαδικασία της σχεδίασης αποτελείται από πολλά διαφορετικά στάδια, κατά τα οποία πραγματοποιούνται συνεχείς βελτιώσεις μέχρις ότου να πληρούνται οι απαραίτητες προϋποθέσεις για το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.
Κατά τα πρώτα στάδια, γίνεται χρήση εργαλείων χαμηλής ακρίβειας για την εξοικονόμηση χρόνου, όπως το open-source λογισμικό του OpenRocket, ενώ στα μετέπειτα στάδια λαμβάνουν χώρα οι υψηλής ακρίβειας CFD αναλύσεις, οι αλγόριθμοι βελτιστοποίησης και τα scripts της ανάλυσης τροχιάς του πυραύλου. Στα τελικά στάδια, πραγματοποιούνται και τα αντίστοιχα test αεροσήραγγας, με σκοπό την επικύρωση των προηγούμενων θεωρητικών αποτελεσμάτων και την οπτικοποίηση της ροής γύρω από τα κρίσιμα σημεία των αεροδυναμικών κομματιών και των τάσεων που ασκούνται.
Αναφορικά με το λογισμικό του OpenRocket, μέσα από αυτό προσδιορίζονται το αρχικό σχέδιο και τα χαρακτηριστικά του πυραύλου, ενώ ακόμα εξάγεται και μια αρχική εκτίμηση των μαζών από τις οποίες απαρτίζεται. Επιπλέον, γίνεται δυνατός ο υπολογισμός κάποιων αεροδυναμικών μεγεθών (π.χ. οπισθέλκουσα δύναμη και σταθερά), μαζί με μια προσεγγιστική ανάλυση της τροχιάς του πυραύλου. Η μέγιστη δυνατή ακρίβεια, στη συνέχεια, επιτυγχάνεται μέσω των CFD λογισμικών, από τα οποία τα προαναφερθέντα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά και η ευστάθεια επαναϋπολογίζονται και επικυρώνονται αντίστοιχα. Την ίδια στιγμή, το υποσύστημα διερευνά τους τρόπους με τους οποίους καθίσταται δυνατή η ρύθμιση της ροής γύρω από τον πύραυλο με τη χρήση παθητικών ή ενεργητικών αεροδυναμικών κατασκευών, ώστε να εξασφαλιστεί, τελικά, μια ευσταθής και ακριβής πτήση. Για το σκοπό αυτό, το υποσύστημα χρησιμοποιεί το λογισμικό προεπεξεργασίας ANSA από τη BETA CAE Systems για την παραγωγή του λεγόμενου “πλέγματος”, τα λογισμικά ANSYS CFD/Fluent ως επιλυτές και τέλος το λογισμικό οπτικοποίησης META από τη BETA CAE Systems για την ανίχνευση των περιοχών αεροδυναμικού ενδιαφέροντος αναφορικά με το όχημα.
Οι τελικές διαστάσεις του nosecone και των πτερυγίων καθορίζεται μέσω της διερευνητικής διεργασίας, τα λεγόμενα trade-offs, τα οποία επικυρώνονται επίσης μέσω των CFD αναλύσεων.
Αξίζει να σημειωθεί ότι κατά τη διαδικασία της σχεδίασης, δίνεται στα μέλη του υποσυστήματος η δυνατότητα μελέτης πολύπλοκων αεροδυναμικών φαινομένων, όπως είναι ο σχηματισμός κρουστικών κυμάτων σε υπερηχητικές ταχύτητες.
Ένα ακόμα σημαντικό κομμάτι στα πλαίσια του υποσυστήματος είναι το κομμάτι του Research and Development νέων ρυθμίσεων, διατάξεων, μηχανισμών και σχεδιαστικών εργαλείων. Μέχρι σήμερα, τα πιο σημαντικά R&D του υποσυστήματος αποτελούν:
- Το υποσύστημα στην παρούσα φάση αναπτύσσει ένα σημαντικό εργαλείο εκτίμησης επίδοσης και τροχιακής ανάλυσης, το οποίο στο μέλλον θα αντικαταστήσει πλήρως τη χρήση του OpenRocket. Μέσα από αυτό θα εξασφαλίζεται ακόμα μεγαλύτερη ακρίβεια στα δεδομένα και στις προσομοιώσεις, διατηρώντας παράλληλα την ευχρηστία που παρέχει το OpenRocket. Ειδικότερα, ως μέλος της κοινότητας RocketPy, το υποσύστημα αεροδυναμικής εκμεταλλεύεται τις ιδιότητες ενός καλογραμμένου κώδικα τροχιακής ανάλυσης σε Python, ο οποίος εξελίσσεται συνεχώς και μας παρέχει ακριβή διαγράμματα και αποτελέσματα που προκύπτουν από αντίστοιχες προσομοιώσεις πτήσης.
- Boattail: Κατά τα πρώτα στάδια του αρχικού σχεδιασμού μέσω ιδεών του πιο πρόσφατου Project ANDROMEDA, το λεγόμενο Conceptual Design, το υποσύστημα μελέτησε εις βάθος τις επιπτώσεις του boattail στην επίδοση του πυραύλου. Ο κύριος σκοπός του είναι η μείωση της οπισθέλκουσας, ελαχιστοποιώντας τις δίνες που δημιουργούνται στη βάση του. Παρόλο που εν τέλει το boattail δε χρησιμοποιήθηκε ποτέ στο τελικό σχέδιο, το γνωστικό υπόβαθρο για το αεροδυναμικό αυτό κομμάτι είναι διαθέσιμο και έτοιμο για μελλοντική χρήση.
