O waverider tem um arrasto muito menor que o corpo do Sears Haack?

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Eu tentei calcular o arrasto para o projeto de hipervelocidade usando este documento para corpo de revolução Sears Haack. Alguns parâmetros:

Diâmetro: 160 mm (número redondo para simular projétil de 155 mm)

Taxa de pureza: 13,2, o que significa que o comprimento do projétil é de 2112 mm

Do papel, a área da asa assumida é 0,077 l ^ 2 = 0,077 x 2,112 x 2,112 = 0,3435 metro quadrado

Da Figura 15 do artigo, o total de Cd a 2km / s é de cerca de 0,004

Então arraste total no nível do mar Fd = 0.5 x v ^ 2 x ro x S x Cd

Fd = 0,5 x 2000 x 2000 x 1,23 x 0,3435 x 0,004 = 3380 (Newton)

Do papel, o volume do projétil V = 0,002655 l ^ 3 = 0,025 m ^ 3. Suponha que é preenchido por alumínio, então a massa é de cerca de 0,025 x 3000 = 75 kg

Então o arrasto é de cerca de 4,5 gee

Por outro lado, existe uma fórmula empírica para razão de sustentação hipersônica de sustentação

L / D = 4 x (M + 3) / M = 4 x (6 + 3) / 6 = 6. Parece que se o projétil tiver um bom waverider, o arrasto pode ser tão baixo quanto 1 / 6 de seu peso, supondo que o waverider seja a melhor forma para a razão de sustentação para arrastar.

Existe, é claro, o problema de escalar onde a massa é aumentada em velocidade de cubo, enquanto a área só aumenta na velocidade quadrada. Embora eu não tenha um modelo computacional completo de waverider para comparar diretamente com o corpo SH, mas parece à primeira vista, o waverider pode ter um arrasto muito menor do que a forma mais aerodinâmica, 1 / 6g vs 4,5g. p>

Então, é verdade que o waverider tem um arrasto muito menor que o corpo SH?

    
por user2174870 01.12.2015 / 15:13

1 resposta

Um waverider impedirá que o ar comprimido sob a estrutura da aeronave escape lateralmente. Uma visão equivalente é que o componente lateral do ar deslocado pelo corpo é usado para a criação do elevador, endireitando-o e empurrando-o para baixo nas pontas das asas. Isso permite que ele voe em um ângulo de ataque menor para o mesmo levantamento, o que reduz o arrasto supersônico relacionado ao levantamento linearmente com a redução no ângulo de ataque.

O arrasto de um corpo de Sears-Haack é o mais baixo para um determinado volume e uma determinada proporção de finura. Aumentar a fineza (essencialmente, a inclinação local vezes a circunferência de cada seção do corpo) reduzirá o arrasto. Este aumento da finura, no entanto, agora causará menos deslocamento lateral do fluxo de ar, o que poderia ser usado para o efeito waverider.

No final, a pergunta feita não é respondível. O que pode ser dito é:

  • Um corpo sem brilho da Sears-Haack irá lucrar mais com o efeito waverider.
  • Um waverider ainda é um corpo da Sears-Haack se tiver a distribuição da seção transversal correta ao longo do comprimento.
  • Um waverider talvez reduza o arrasto em 20% ou 30% em uma configuração realística e em números Mach entre Mach 3 a 5.

A equação empírica para o L / D de um waverider parece suspeito. Sem conhecer as limitações de sua validade, não confiaria em seus resultados. Além disso, o coeficiente de arrasto do seu corpo Sears-Haack se parece com o arrasto de levantamento zero. Você pode precisar adicionar o arrasto relacionado ao elevador para chegar ao arrasto completo.

E o maior erro é operá-lo no nível do solo - 2000 m / s seria apropriado em 30 km de altitude. Obtenha a figura de arrasto lá e você chegará a um arrasto muito menor apenas operando-a na densidade apropriada.

    
01.12.2015 / 17:49