بررسي تأثير طراحي آيروديناميكي بر پارامترهاي پروازي جرم نقطه‌اي هواسر ماوراء صوت

Investigation of the Aerodynamic Design Effect on Point Mass Flight Parameters in Hypersonic Glider

هواسرهاي ماوراء صوت به عنوان سامانه‌هاي غير قابل رهگيري و با قابليت مانور عملياتي بالا در سال‌هاي اخير مورد توجه قرار دارند. از طرفي پرواز در محدوده‌ي بيشينه‌ي بازدهي آيروديناميكي به علت تأثير در افزايش برد و بالا بردن قابليت مانور هواسر حائز اهميت است. در اين تحقيق بررسي پارامترهاي پروازي هواسر ماوراء صوت شامل موقعيت و سرعت لحظه‌اي نسبت به پروفيل بدنه و مقدار زاويه‌ي اوج‌گيري با استفاده از روش تعيين مسير پرواز جرم نقطه‌اي انجام شده است. نوع پروفيل بدنه با توجه به افزايش قابل توجه بازدهي آيروديناميكي و سادگي باز طراحي ساير اجزاء، مقطع بيضي شكل انتخاب شده است. بررسي ضرائب آيروديناميكي در عدد ماخ 6/7، دقت بالاي روش نيوتوني اصلاح شده را به عنوان مبناي محاسبات نشان مي‌دهد. نيروهاي برآ و پسا در شرايط پروازي با تحليل ديناميك سيالات محاسباتي براي افزايش دقت تحليل تصحيح شده است. تغييرات لحظه‌اي ضرائب آيروديناميكي در هر گام زماني بسته به ارتفاع و عدد ماخ موجب استفاده از كوپل دو طرفه‌اي ميان تحليل آيروديناميك و پرواز جرم نقطه‌اي شده است. نتايج افزايش 54 درصد در برد هواسر و 29 درصد در سرعت برخورد آن با كاهش ارتفاع بدنه را نشان مي‌دهد. اين مقادير در بررسي‌هاي مربوط به شعاع انحناي دماغه 16 و 74 درصد و در مطالعه زاويه اوج‌گيري اوليه 44 و 25 درصد مي‌باشد.

Hypersonic glide vehicles have been considered as untraceable systems with high maneuverability in recent years. On the other hand, flying in the range of maximum aerodynamic efficiency is important due to its effect on increasing range and improving air maneuverability. In this research, the hypersonic glider flight parameters including position and instantaneous velocity relative to the body profile and the amount of climb angle have been investigated using the point mass flight path determination method. The type of body profile has been selected due to the significant increase in aerodynamic efficiency and simplicity of redesign of other components, elliptic cross section. The study of aerodynamic coefficients in Mach 6.7 shows the high accuracy of the modified Newtonian method as the basis of calculations, which is then, corrected according to the flight conditions by the computational fluid dynamics. Due to the instantaneous changes in aerodynamic coefficients at each time step, depending on the altitude and Mach number, a two-way coupling between aerodynamic analysis and point mass flight is used. The results show a 54% increase in range and a 29% increase in incident speed with a decrease in body height. These values are 16% and 74% in the studies related to the radius of nose curvature and 44%, 25% in the study of the initial climb angle