ОДНОШАРОВИЙ АЛГОРИТМ МАРШОВОГО РОЗРАХУНКУ НАДЗВУКОВОГО ОБТІКАННЯ РАКЕТ З РОЗБИТТЯМ РОЗРАХУНКОВОЇ ОБЛАСТІ НА ДЕКІЛЬКА ПІДОБЛАСТЕЙ
Ключові слова:
алгоритм, маршовий метод, ракета, корпус, крило, руль, стабілізатор, надбудова, розрахункова область, розрахункова підобласть, надзвукова течія, числовий розрахунок, поле течії.Анотація
DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.031
Розроблено одношаровий алгоритм маршового розрахунку надзвукового обтікання компонувань ракет, які можуть бути оснащені крилами, стабілізаторами, рулями та надбудовами. У цьому алгоритмі ракета вздовж осі її корпусу розбивається на ділянки двох типів: перший тип – це ділянки вздовж корпусу без додаткових елементів, які розраховуються з використанням стандартного однозонного алгоритму; та другий тип – це ділянки вздовж корпусу з додатково розміщеними на ньому елементами компонування, які розраховуються з використанням багатозонного алгоритму. При розрахунку надзвукового обтікання елементів компонування довільної форми (крил, рулів, стабілізаторів, надбудов), що розміщені на корпусі ракети, використовується декартова система координат з розбиттям розрахункової області на декілька розрахункових підобластей (РПО), елементами зовнішніх меж яких є поверхня корпусу ракети, поверхні елементів компонування та фронт головної ударної хвилі. У кожному конкретному випадку спосіб розбиття розрахункової області на декілька РПО визначається формою додаткових елементів, що розміщуються на корпусі ракети вздовж ділянки другого типу, яка розглядається. Запропоновано п’ять способів розбиття розрахункової області на РПО з використанням декартових, циліндричних або полярних систем координат для побудови розрахункових осередків в різних РПО, що є досить універсальним підходом до розрахунку надзвукового обтікання ракет з елементами компонування різної форми. На базі розробленого алгоритму створюється програмне забезпечення, використання якого дозволить суттєво зменшити витрати часу на проведення числових розрахунків надзвукового обтікання ракет з крилами, стабілізаторами, рулями та надбудовами різної форми з прийнятною для проєктування точністю. Перевагою створюємого програмного забезпечення є оперативність проведення параметричних розрахунків, що дозволяє значно скоротити час попереднього визначення параметрів ракет на етапі проєктного відпрацювання конструктивних параметрів складових частин ракет.
ПОСИЛАННЯ
1. Special Course on Missile Aerodynamic. 1994. AGARD-R-804. 350 p.
2. Liptak P., Jozefek M. Moments Having Effect on a Flying Missile. Science&Military. 2010. № 1. P. 51–57.
3. Аэродинамика ракет. В 2-х книгах / под общ. редакцией М. Хемша и Дж. Нилсена. М.: Мир, 1989. Кн. 1 – 433 с. Кн. 2 – 513 с.
4. Vasek D., Polacek J., Konecny P. Improved Estimation of Air-to-Air Missile Aerodynamic Characteristics with Using CFD Method. Advances in Military Technology. 2020. V. 15, No. 2. P. 301–315. https://doi.org/10.3849/aimt.01373
5. Guzelbey I. A Review of Aerodynamic Shape Optimization for a Missile. The Eurasia Proceedings of Science, Technology, Engineering & Mathematics (EPSTEM). 2018. V. 4. P. 94–102.
6. Şumnu A., Güzelbey I. H., Öğücü O. Aerodynamic Shape Optimization of a Missile Using a Multiobjective Genetic Algorithm. International Journal of Aerospace Engineering, 2020. V. 2020. 17 p. https://doi.org/10.1155/2020/1528435
7. Ocokoljić G. J., Rašuo B. P., Bengin A. Č. Aerodynamic shape optimization of guided missile based on wind tunnel testing and computational fluid dynamics simulation. Thermal science. 2017. V. 21, No. 3. P. 1543–1554. https://doi.org/10.2298/TSCI150515184O
8. Shelton A., Martiny C. Characterizing Aerodynamic Damping of a Supersonic Missile with CFD. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 2017. N 96TW-2017-0404. 25 p.
9. Sahu J. Unsteady computational fluid dynamics modeling of free-flight projectile aerodynamics. Computational Ballistics III. WIT Transactions on Modeling and Simulation. 2007. V. 45. 10 p. https://doi.org/10.2495/CBAL070011
10. Zhang L. A. et al. CFD-based numerical virtual flight simulator and its application in control law design of a maneuverable missile model. Chinese Journal of Aeronautics. 2019. V. 32, No. 12. P. 2577–2591. https://doi.org/10.1016/j.cja.2019.07.001
11 Тимошенко В. И., Галинский В. П. Численное моделирование сверхзвукового обтекания ракет-носителей, оснащенных тонкими органами управления и стабилизации. Космическая наука и технология. 2017. Т. 23, № 5. С. 33–43. https://doi.org/10.15407/knit2017.05.033
12 Зарубин А. Г. О точности метода Годунова в различных системах координат. Ученые записки ЦАГИ. 1977. Т. 8, № 4. С. 110–115.
13 Численное решение многомерных задач газовой динамики. Под общ. редакцией Годунова С. К. М.: Наука, 1976. 400 с.
