بررسي اثر هندسه دماغه انعطاف‌ پذير پيوسته در ديناميك پرواز موشك هدايت شونده مافوق صوت

Nose shape effect on flight dynamics of supersonic guided missile with continuous deflectable nose

در اين تحقيق، ديناميك پرواز نه هندسه از موشك هدايت‌شونده مافوق صوت، با دماغه انعطاف‌پذير پيوسته، ارزيابي شده است. هندسه مورد بررسي، شامل دماغه اجايو مماسي با نوك كروي، بالك‌هاي پايداركننده در انتها و بدنه استوانه‌اي است كه بخش مياني بدنه، به شكل قوسي از دايره خميده مي‌شود. بدنه استوانه‌اي از سه بخش تشكيل شده است، بخش ثابت در مجاورت دماغه، بخش انعطاف‌پذير در وسط و بدنه اصلي در مجاورت بالك‌ها قرار دارد. در اين تحقيق اثر طول بخش‌هاي ثابت و انعطاف‌پذير بر ديناميك پرواز در سناريوهاي موشك زمين به زمين و پدافند هوايي بررسي شده است. جهت حل معادلات كامل ناوير استوكس و تاثير آشفتگي، از روش حجم محدود و مدل اغتشاشي بلدوين-لمكس استفاده شده است. يك كد 3 درجه آزادي براي محاسبه ديناميك پرواز دو بعدي موشك‌ها توليد شده است و منطق هدايت "تعقيب خالص" به عنوان زيربرنامه به كد افزوده شده است. مشاهده گرديده كه هر چند با افزايش طول بخش ثابت و يا طول بخش انعطاف‌پذير قدرت مانور افزايش مي‌يابد ولي اين امر مي‌تواند در بعضي از سناريوهاي پروازي منجر به افزايش زمان پرواز و خطاي بيش‌تر در هدف‌زني شود. انعطاف دماغه باعث خارج از محوري جرم و ايجاد گشتاور نيروي پيشران مي‌شود. بررسي موشك زمين به زمين نشان مي‌دهد كه اين گشتاور علاوه بر افزايش دقت برخورد، قابليت جابجايي هدف را نيز افزايش مي‌دهد. در موشك پدافندي با افزايش Fix يا Flex، محدوده زاويه شليك مجاز افزايش مي‌يابد ولي سنگين بودن دماغه و افزايش نقش گشتاور نيروي پيشران باعث مي‌شود نقش هندسه دماغه كمرنگ شود.

The flight dynamics of nine configurations of supersonic continuous deflectable nose guided missiles have been investigated. The studied configurations consist of a spherical nose tip, a tangent ogive, a set of stabilizing tail fins and a cylindrical body having a mid-section flexible enough to form an arc of a circle. So the cylindrical body consists of a fixed part in the vicinity of nose, middle flexible part and main body with stabilizers. The effects of fixed length and flexible length parameters on the flight dynamics of surface to surface, anti-aircraft and antimissile missiles have been studied. A code has been developed to solve full Navier-Stokes equations using finite volume and modified Baldwin-Lomax turbulence model. Further, a 3 degree of freedom code has been developed to compare planar flight dynamics of missiles. This code consists of a guidance subroutine based on pure pursuit law. The results show that even increase of fixed and flexible lengths enhance the maneuverability of the missile, but in some scenarios this can lead to increased flight time and more errors in the target engagement. Deflected nose relocates mass center away from the axis and a thrust vector torque is created. Study of surface to surface scenario shows that this torque improves accuracy of targeting and the ability of target dislocation. In air defense missiles, increase of Fix and Flex variables will extend the limits of allowable firing angle. However, a heavy nose increases the role of thrust torque and subsequently decreases the role of nose geometry.