تحلیل عددی موشک دارای بالک‌های مشبک و بررسی تأثیر نوع هندسه بالک بر روی ضرایب آیرودینامیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 مجتمع دانشگاهی هوافضا،‌ دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر، با استفاده از روش عددی، تأثیر نوع هندسۀ بالک مشبک برروی ضرایب آیرودینامیکی موشک در رژیم جریان مافوق صوت در حالت پایا بررسی شده است. بالک مشبک در واقع یک نوع سطح کنترلی آیرودینامیکی بوده که با ساختـاری شبکه­ای (مربعی یا لـوزی شکل) از تیغه­های نازک متقاطع، دارای مزایای بسیاری می­باشد. این بالک­ها سطح پایدارساز یا سطح کنترلی بالایی برای موشک تأمین می‌کند. بالک­های مشبک شبیه­سازی شده در مقاله حاضر، دارای شبکه­های لوزوی بوده و تغییر ضرایب آیرودینامیکی موشک با افزایش 25 و 50 درصدی دهانه، افزایش 50 و 100 درصدی وتر و افزایش 5/1 برابری پهنا با فرض ثابت بودن ضخامت بالک (بدون تغییر در ابعاد کلی قاب بالک) بررسی شده است. در ابتدا ضرایب نیروی محوری و عمودی همچنین گشتاور پیچشی و مرکز فشار موشک با بالک مشبک اصلی در زوایای حمله مختلف در ماخ­ پروازی 3 محاسبه شده و با نتایج عددی و تجربی موجود در مقالات مقایسه شده است. نتایج مقایسه، نشان از دقت حل عددی در محاسبه پیچیدگی­های جریان در موشک دارای بالک‌های مشبک با نتایج تجربی تونل باد را دارد. در ادامه با افزایش دهانه، وتر و پهنای بالک مشبک، تغییرات ضرایب آیرودینامیکی موشک نسبت به موشک مرجع بررسی شده است. محاسبات نشان می­دهد که با افزایش دهانه و وتر، تمامی ضرایب آیرودینامیکی افزایش یافته و با افزایش پهنا با ثابت بودن ضخامت، میزان پسا تا حدودی کاهش و بقیه ضرایب آیرودینامیکی افزایش خواهند یافت.

کلیدواژه‌ها


  1. A. Shapiro, The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow I. New York: The Ronald Press Company, 1953.##
  2. W. WASHINGTON and M. MILLER, "Grid fins - A new concept for missile stability and control," in 31st Aerospace Sciences Meeting, 1993.##
  3. W. WASHINGTON and M. MILLER, "Experimental Investigations of Grid Fin Aerodynamics: A Synopsis of Nine Wind Tunnel and Three Flight Tests." Sorrento, Italy: Proceedings of RTO AVT Symposium on Missile Aerodynamics, 1998.##
  4. J. DeSpirito, H. Edge, P. Weinacht, J. Sahu, and S. Dinavahi, "CFD analysis of grid fins for maneuvering missiles," in 38th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2000.##
  5. C. Berner and A. Dupuis, "Wind tunnel tests of a grid finned projectile configuration," in 39th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2001.##
  6. E. Schülein and D. Guyot, "Novel High-Performance Grid Fins for Missile Control at High Speeds: Preliminary Numerical and Experimental Investigations In Innovative Missile Systems," Meeting Proceedings RTO-MP-AVT-135, 2006.##
  7. J. Kless and M. Aftosmis, "Analysis of Grid Fins for Launch Abort Vehicle Using a Cartesian Euler Solver," in 29th AIAA Applied Aerodynamics Conference, 2011.##
  8. M. Debiasi and Y. Zeng, "Forces and Moments Generated by Swept-Back Grid Fins with Sharp Leading Edges," Journal of Aircraft, vol. 53, no. 6, pp. 1964-1968, 2016.##

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. M. Nosratollahi and M. Hashemabadi, "Analysis of the Grid Fin Inset Effect on Function of Missile in Aerodynamic Analysis of It," (in Persian), Quarterly of Aerospace Knowledge and Technology, 2014.##
  2. M. Mahdi and A. Gholmi, "Numerical Analysis of Geometry Effect on Grid Fins Aerodynamics Coefficient," (in Persian), Tehran University, 2015.##
  3. M. Mahdi and A. Rahni, "A Numerical Analysis of Aerodynamic Performance of Planar and Grid Fins as Stabilizers in Double-stage Aircrafts," (in Persian), Modares Mechanical Engineering, vol. 16, no. 12, pp. 711-721, 2017.##
  4. J. D. Anderson, Computational Fluid Dynamics. McGraw-Hill, 1995.##
  5. E. Fournier, "Wind tunnel investigation of grid fin and conventional planar control surfaces," in 39th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2001.##
  6. M. A. Dehghani Sanij, Numerical simulation with Fluent 6.3. Tehran: Naghous-e Andishe Company, 2008.##