مکانیک سیالات و آیرودینامیک

مکانیک سیالات و آیرودینامیک

اثر تغییرات هندسه بر ضرایب آیرودینامیکی یک موشک هوا به هوای کانارد کنترل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری ، تهران، ایران
2 استادیار، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری ، تهران، ایران
3 استادیار،دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری، تهر ان، ایران
چکیده
در این مقاله به بررسی اثر تغییرات هندسه بال، کانارد و طول بدنه بر ضرایب آیرودینامیکی موشک سایدوایندر با استفاده از نرم افزار MD و انسیس سی اف ایکس پرداخته شده است. در ابتدا با استفاده از کد MD ضرایب آیرودینامیکی پنج شکل مختلف این موشک در شرایط مختلف پروازی بررسی شده است. برای اعتبار سنجی داده‌های MD، داده‌های بدست آمده از یک مدل این موشک با داده‌های تونل باد موجود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در تمامی شرایط پروازی، روند تغییرات ضرایب آیرودینامیکی یکسان بوده و در زوایای حمله پایین، داده‌ها تطابق بسیار خوبی با داده‌های تجربی دارند و همچنین سری‌های جدید این موشک دارای برد و مانور پذیری بهتری نسبت به سری‌های اولیه آن هستند. در مرحله بعد، با استفاده از نتایج کد MD، به شبیه سازی جریان حول موشک موجود(ایم-9 ال) و موشک جدید(ایم-9 ایکس) با استفاده از نرم افزار سی اف ایکس پرداخته شده است. در این مرحله، بررسی‌ها با استفاده از شبکه بی‌سازمان و مدل آشفتگی اس اس تی انجام شده است. برای اعتبارسنجی روش عددی نیز، یک یک مدل از این موشک مورد بررسی قرار گرفت و با مقایسه با داده‌های موجود، حداکثر خطای 4 درصدی برای روش عددی مورد مشاهده گردید. نتایج نشان داد که تغییرات هندسی اعمال شده باعث افزایش نسبت نیروی برآ به پسا موشک جدید نسبت به موشک موجود شده و پایداری آن نیز کاهش یافته است همچنین برد موشک جدید نیز در حدود 43 درصد افزایش پیدا کرده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The effect of geometry changes on aerodynamic coefficients of a canard control air-to-air missile

نویسندگان English

Ahmad Sharafi 1
Ali Habibpour 2
Davood Moosavian 3
1 Master's degree, Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology. Tehran, Iran
2 Assistant Professor,Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology. Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology. Tehran, Iran
چکیده English

In this article, the effect of changes in the wing and canard geometry and body length on the aerodynamic coefficients of the Sidewinder missile has been investigated using MD and Ansys CFX software. First, using the MD code, the aerodynamic coefficients of five different shapes of this missile have been investigated in different flight conditions. To verify the MD data, the data obtained from a model of this missile was examined with existing wind tunnel data. The results showed that in all flight conditions, the change of aerodynamic coefficients is the same, and at the low attack angles, the data has very good agreement with the experimental data, and also, the new series of the missile have a better range and maneuverability than its initial series. Next, using the MD code results, the flow around the existing missile (AIM-9L) and the new missile (AIM-9X) has been simulated using CFX software. At this point, investigations were carried out using an unstructured mesh and K- ω SST turbulence model. To verify the numerical method, one model of this missile was examined and by comparing it with the available data, a maximum error of 4% was observed for the numerical method. The results showed that the applied geometrical changes had increased the lift to drag ratio of the new missile compared to the existing missile, and its stability has also decreased, and the range of the new missile has also increased by about 43%.

کلیدواژه‌ها English

Canard control air to air missile
Numerical simulation
Maneuverability
Range
Aerodynamic coefficients
Ansys cfx

Smiley face

Jan’s magazine, air-launched weapons, US, 2002.
[2] M. Allen J, Blair Jr AB, Comparison of Analytical and Experimental Supersonic Aerodynamic Characteristics of a Forward Control Missile,” Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 19, No. 2, pp. 155–159, 1982.
[3] Blair Jr AB, Allen JM, Hernandez G, Effect of tail-fin span on stability and control characteristics of a Canard-controlled missile at supersonic Mach numbers, NASA TN2157,1983.
[4] Blair AB, Rapp G, Experimental and analytical comparison of aerodynamic characteristics of a forward-control missile, in 18th Aerospace Sciences Meeting, Pasadena, California, pp.1-11, 1980.
[5] Graves EB, Fournier RH, Stability and control characteristics at Mach numbers from 0.2 to 4.63 of a cruciform air-to-air missile with triangular canard controls and a trapezoidal wing, NASA TM X-3070, 1974.
[6] Rapp G, Performance improvements with Sidewinder missile airframe variants, in 17th Aerospace Sciences Meeting, 1979.
[7] Blair Jr B, Dillon JL, Watson CB, Experimental Study of Tail-Span Effects on a Canard-Controlled Missile, Journal of Spacecraft and Rockets, Vol.30, No.5, pp.635–640, 1993.
[8] Smith EH, Hebbar SK, Platzer M, Aerodynamic Characteristics of a Canard-Controlled Missile at High Angles of Attack, in 31st Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, Reno, NV, pp.1-9,1993.
[9] Smith, E. H., et al. (1994). "Aerodynamic characteristics of a canard-controlled missile at high angles of attack." Journal of spacecraft and rockets 31(5): 766-772.
[10] Hsieh T, Priolo FJ, Wardlaw Jr AB, Navier-Stokes Calculation of Flow Over a Complete Missile to 60 Degree Incidence, in 33rd Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, NV, pp. 1–8, 1995.  DOI:10.2514/6.1995-760
[11] Wee HC, Aerodynamic analysis of a canard missile configuration using ANSYS-CFX, MSc Thesis, Naval Postgraduate School, Monterey California, 2011.
[12] Yue, C.-g., et al. (2011). Numerical Simulation on Aerodynamic Characteristic of an Air-to-Air Missile. International Workshop on Computer Science for Environmental Engineering and Ecoinformatics, Springer. DOI:10.1007/978-3-642-22691-5_83
[13] Honkanen, T., et al. (2011). CFD simulations and wind tunnel experiments of a generic split-canard air-to-air missile at high angles of attack in turbulent subsonic flow. AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference. DOI: 10.2514/6.2011-6335
[14] Feyzioglu E, Roll characteristics and shape optimization of the free to-rotate tail-fins on a canard-controlled missile, MSc Thesis, Middle East Technical University, 2014.
[15] Al Kaabi, H., et al. (2019). "Numerical and Experimental Determination of Canard Controlled Missile Aerodynamic Coefficients in Subsonic Regime." Tehnički vjesnik 26(3): 674-680. DOI: 10.17559/TV-20180724143418
[16] Tahani, M., et al. (2017). "Aerodynamic performance improvement of a canard control missile." Aircraft engineering and aerospace technology 89(6): 871-878. DOI: 10.1108/AEAT-01-2016-0019
[20] Zhang, J., et al. (2020). "The numerical investigation on the rolling decoupling of a canard-controlled missile using the jet control system." Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics 14(1): 1062-1077. DOI: 10.1080/19942060.2020.1799866
 
دوره 14، شماره 1 - شماره پیاپی 35
بهار و تابستان
شهریور 1404
صفحه 171-191

  • تاریخ دریافت 28 فروردین 1404
  • تاریخ بازنگری 22 خرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 07 تیر 1404
  • تاریخ انتشار 01 مرداد 1404