حل عددی اثر جت عکس‌العملی و نازل جانبی بر ضرایب آیرودینامیکی یک پرتابه ابرصوت بازگشت‌پذیر به جو

Abstract

یکی از متداول‌ترین روش‌های هدایت و افزایش مانورپذیری پرتابه‌ها، به‌ویژه پرتابه‌هایی که در ارتفاعات بالا و هوای با چگالی کم حرکت می‌کنند، به‌کارگیری جت عکس‌العملی یا جانبی است. نیروی حاصل از جت جانبی وابسته به عوامل‌ جت و جریان است که برای ایجاد ارتباط بین آنها از روش‌های تحلیلی، تحلیل ابعادی، تجربی و عددی استفاده شده است. در این مقاله، برای ایجاد تغییر مسیر نوسانی یک پرتابه ابرصوت بازگشت‌پذیر به جو (پرواز آزاد) در محدوده جو زمین، روش متعارف جت جانبی با روش به‌کارگیری نازل جانبی (یا جسم پخی مانند کره) مقایسه شده است. برای این منظور، پرتابه‌ای با هندسه مشخص و حداقل شتاب زاویه‌ای لازم برای گردش 20 درجه‌ای پرتابه فرض شده است. بنابراین، می‌توان در مورد عوامل یک جت عکس‌العملی و نازل جانبی مناسب، برای ایجاد تغییر مسیر یک پرتابه ابرصوت تصمیم‌گیری کرد. نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی ناشی از جت و نازل جانبی (یا جسم پخ) که در اثر شتاب زاویه‌ای پرتابه همراه با جت و نازل جانبی حاصل شده، با ایجاد یک شبکه سه‌بعدی روی یک پرتابه طراحی و حل معادلات ناویر- استوکس (با فرض گاز کامل و روند جریانی متناسب با ارتفاع) به‌دست آمده است. نتایج حاصل نشان‌دهنده آن است که برای ایجاد تغییر مسیر نوسانی پرتابه ابرصوت مفروض باید از بیش از یک نازل جت عکس‌العملی استفاده کرد. همچنین، ترکیبی از جت عکس‌العملی و جسم پخی مانند کره نیز می‌تواند هدف مورد نظر را فراهم کند.