تحلیل آیرودینامیکی و دینامیکی بمبلت خود چرخان در پرواز مخروطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری رشته هوافضا ، دانشکده فنی مهندسی ، واحد علوم و تحقیقات،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران،ایران

2 دانشیار دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی خواجه نصیر ، تهران،ایران

3 استادیار گروه هوافضا ، دانشکده فنی مهندسی ، واحد علوم و تحقیقات،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران،ایران

چکیده

یکی از روش‌های نوینی که به‌منظور حذف عملگرها و رهگیری اهداف در بمبلتهای حمله از بالا استفاده می­شود روش اسپیرال یا مخروطی است. در روش مخروطی بمبلت سعی دارد با الهام از الگوی طبیعت همانند برگ درخت افرا یا زبان‌گنجشک نوعی خاصی از اسکن شبیه حرکت مخروطی را ایجاد می­نماید. در این مقاله سعی شده است تا از دو بالک نامتقارن در فاز فرود به‌جای چتر استفاده گردد تا حساسیت بمبلت نیز نسبت به عوامل محیطی همانند باد نسبت به چترها کاهش داده شود. ولی با توجه به عدم تقارن جسم و دوران بمبلت استفاده از بالک می­تواند کیفیت اسکن را تحت‌تأثیر قرار دهد. به‌منظور بررسی اثرات کیفیت اسکن از شبیه‌سازی سیالاتی- دینامیکی استفاده شده است نتایج نشان می­دهد به دلیل وجود دوران و کوپل شدن معادلات دینامیکی ممان‌های اینرسی ضربی می­بایست نزدیک به صفر بوده تا کیفیت اسکن در محدوده قابل‌قبول قرار داشته باشد. این امر به‌خصوص با توجه به عدم تقارن خود امری دشوار بوده که می­تواند پنالتی‌هایی همانند افزایش وزن بمبلت یا کاهش سرجنگی را به همراه داشته باشد.برای جستجوی هدف انجام دهد. به‌منظور انجام پرواز مخروطی بمبلت می­بایست از ارتفاع خاصی با سرعت و دوران  اولیه مشخص از درون مهمات یا موشک به بیرون پرتاب شده و سعی کند با استفاده از یک چتر مناسب که به آن یک زاویه تریم مشخصی داده با استفاده از روش مخروطی هدف را جستجو نماید. عدم توانایی چترها در بادهای جانبی و نداشتن پایداری لازم به هنگام فرود مشکلات زیادی را برای داشتن یک پرواز پایدار مناسب 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Aerodynamic and dynamic analysis of winged precision munition in conical flight

نویسندگان [English]

  • mahmoud Taban 1
  • Ali Reza Basohbat Novinzadeh, 2
  • farshad pazooki, 3
1 PhD student in aerospace field ,Department of Aerospace Engineering, Sceince and Research Branch,Islamic Azad University,Tehran , Iran
2 Associate Professor, Department of Aerospace Engineering, K.N. Toosi University, Tehran , Iran
3 Assistant Professor of Aerospace , Department of Aerospace Engineering, Science and Research Branch,Islamic Azad University,Tehran , Iran
چکیده [English]

One of the new methods that are used in order to remove actuators and scanning targets in top attack bomblets is the spiral or helical method. In this method, biologically inspired by the flying concept of the single-winged seed, for instance, those of the maple and ash trees, the bomblets undergo a helical motion to scan the region and meet the target in the descent phase.  In order to perform a conical flight, the bomblets should be launched at a certain height with a certain initial speed. The parachute system has a large processional movement of the body in the descent phase and creates many problems to have a stable flight. In this article, it has been tried to use two asymmetric wings in the landing phase instead of the parachute to reduce the sensitivity of the bomblets to environmental factors such as wind. But due to the asymmetry of the body and the rotation of the body, the use of the wings can affect the quality of the scan. In order to investigate the effects of scanning quality, fluid-dynamic simulation has been used. The results show that due to the presence of rotation and the coupling of dynamic equations, the cross moments of inertia should be close to zero so that the scanning quality is within an acceptable range. This is especially difficult due to its asymmetry, which can lead to penalties such as an increase in the weight of the warhead or a decrease in the warhead.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Winged bombletautorotation
  • non-actuator projectile
  • submunitiondynamic mesh

Smiley face

مراجع

[1] C.K .Augspurger, “Morphology and dispersal potential of wind-dispersed diaspores of neotropical trees”, American J. ofBotany (1986) 353-363.
[2] E. R. Ulrich, D. J. Pines and J. S. Humbert, “from falling to flying: the path to powered flight of a robotic samara nano air vehicle”, Bioinspiration & Biomimetics, 5 (2010) 045009.
[3] J. G. Leishman, “Principles of helicopter aerodynamics with CD extra”, Cambridge U.P. (2006).
[4] Karlsen, L., Borgström, D., and Paulsson, L., “Aerodynamics of a Rotating Body Descending from the Separation Position of an Artillery Munition Shell”, 11th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference, AIAA Paper 1991-0870, April 1991.
 [5] Shpund, Z., and Levin, D., “Measurement of the Static and Dynamic Coefficients of a Cross-Type Parachute in Subsonic Flow,” 11th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference, AIAA Paper 1991-0871, April 1991.
[6] Levin, D., and Shpund, Z., “Dynamic Investigation of the Angular Motion of a Rotating Body–Parachute System,” Journal of Aircraft, Vol. 32, No. 1, 1995, pp. 93–99
[7] Shpund, Z., and Levin, D., “Forebody Influence on Rotating Parachute Aerodynamic Properties,” Journal of Aircraft, Vol. 34, No. 2, 1997, pp. 181–186
[8] Levin,  D.,  and  Shpund,  Z.,  “Canopy  Geometry  Effect  on  the Aerodynamic Behaviour of Cross-Type Parachutes,” Journal of Aircraft, Vol. 34, No. 5, 1997, pp. 648–652.
[9] Rosen, A., and Seter, D., “Theoritical and Experimental study of axial autorotation of simple rotary decelerator” Journal of Aircraft, Vol. 51, No. 1, January-Februrary 2014, pp. 236–248.
[10] Crimi, P.,   “Analysis of   Samara-Wing Decelerator Steady-State Characteristics,” Journal of Aircraft, Vol. 25, No. 1, 1988, pp. 41–47.
[11] Rosen, A., and Seter, D., “Vertical Autorotation of a Single-Winged Samara,” Journal of Applied Mechanics, Vol. 58, No. 4, Dec. 1991, pp. 1064–1071.
[12] Seter, D., and Rosen, A., “Stability of the Vertical Autorotation of a Single Winged Samara,” Journal of Applied Mechanics, Vol. 59, No. 4, Dec. 1992, pp. 1000–1008.
[13] S. K. H. Win, C. H. Tan, D. S. bin Shaiful, J. E. Low, G. S. Soh, and S. Foong, “The effects of chordwise wing optimization of single-winged samara in autorotation,” in Proc. IEEE Int. Conf. Adv. Intell. Mechatronics,
Munich, Germany, 2017, pp. 815–820.
[14] S. K. H. Win, L. S. T. Win, G. S. Soh, and S. Foong, “Design, modelling and control of collaborative samara autorotating wings (SAW),” Int. J.Intell. Robot. Appl., vol. 3, pp. 1–14, 2019.
 [15] Sanz Andres, A., Nadal Mora, V., and Piechocki, J., “Pararotors for Planetary Atmosphere Exploration,” Proceedings of the International Planetary Probe Workshop 5, Burdeos, France, 2007.
[16] Nadal Mora, V., Sanz Andrés, A., and Cuerva, A., “Model of the Aerodynamic Behaviour of a Pararotor,” Journal of Aircraft, Vol. 43, No. 6, 2006, pp. 1893–1903.
 [17] Nadal Mora, V., and Sanz, A., “Stability Analysis of a Free Falling Pararotor,” Journal of Aircraft, Vol. 43, No. 4, 2006, pp. 980–986.
[18] Piechocki, V. Nadal Mora, A. Sanz Andrés, “Pararotor dynamics: center of mass displacement from the blade plane—analytical approach”, J. Aircr. 51 (2) (2014) 651–660.
[19] Piechocki, V. Nadal Mora, A. Sanz Andrés,” Numerical simulation of pararotor dynamics: Effect of mass displacement from blade plane” Aerospace science and technology(16)(2016) DOI: 10.1016/j.ast.2016.04.004
[20] Juan Francisco Martiarena V. Nadal Mora, A. Sanz Andrés,” Experimental study of the effect of blade curvature and aspect ratio on the performance of a rotary-wing decelerator” Aerospace science and technology(43)(2015) DOI: DOI: 10.1016/j.ast.2015.04.002
[21] Ahranjani, F.F. and Banazadeh, A. (2021), “Applied flight dynamics modeling and stability analysis of a nonlinear time-periodic mono-wing aerial vehicle”, Aerospace Science and Technology, Vol. 108.
مکانیک سیالات و آیرودینامیک
دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 31
بهار و تابستان 1402
شهریور 1402
صفحه 97-105

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 09 اسفند 1401
  • تاریخ بازنگری: 18 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 11 مرداد 1402
  • تاریخ انتشار: 03 شهریور 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار