طراحی آیرودینامیکی یک هواسر ماوراء صوت بر اساس روش پیکربندی موج‌سوار مشتق از مخروط

گونه‌ای نوظهور از تسلیحات ماوراء صوت که به شکل گسترده‌ای موردتوجه قرارگرفته‌اند، هواسرهای ماوراء صوت می‌باشند. این وسایل با طی مسافت‌های طولانی در حدود چندین هزار کیلومتر درون جو و سرعت‌های بسیار بالا تا بیش از 20 ماخ ، هر سامانه‌ی دفاعی را به‌طورجدی به چالش می‌کشند. در این پژوهش به طراحی آیرودینامیکی یک هواسر ماوراء صوت بر اساس تئوری موج‌سوارها و روش موج‌سوار مشتق از مخروط پرداخته‌شده است. یک روش پارامتری با سه پارامتر زاویه‌ی شوک مخروطی β ، زاویه‌ی هشتی φ و نسبت فشردگی s معرفی گردیده و به شکل یک کد طراحی مورداستفاده قرارگرفته است. در فرآیند طراحی، از هواسر ماوراء صوت اچ.تی.وی.2 به‌عنوان مدل مرجع استفاده‌شده است. برای دست‌یابی به پیکربندی‌هایی با ابعاد عملیاتی، با تغییر پارامترهای طراحی، چهار پیکربندی موج‌سوار با ابعاد مشابه مدل مرجع شناسایی‌شده است. با تحلیل این چهار پیکربندی به روش دینامیک سیالات محاسباتی، پیکربندی که درمجموع بهترین نتایج آیرودینامیکی و حجم را دارد، به‌عنوان پیکربندی برگزیده‌ی طراحی انتخاب‌شده است. پیکربندی برگزیده‌ نسبت به مدل مرجع، درازای 15 درصد حجم کمتر، 36 درصد کارایی آیرودینامیکی بیشتری دارد. این مسئله بر کارایی روش به‌کاررفته در طراحی آیرودینامیکی هواسرهای ماوراء صوت دلالت دارد.

aerodynamic design of a hypersonic glide vehicle based on the cone-derived wave rider configuration method

hypersonic glide vehicles are a novel type of hypersonic weapons that have received extensive attention. these vehicles can seriously challenge any defense system by traveling long distances of about thousands of kilometers in the atmosphere at very high speeds up to more than 20 mach. in this research, the aerodynamic design of a hypersonic glide vehicle has been done based on the wave rider theory and conical-derived wave rider method. in this study, a parametric method with three parameters, including cone shock angle β, dihedral angle φ, and compression ratio s, was introduced and used as a design code. in the design process, the htv2 hypersonic glide vehicle was used as a reference model. to achieve configurations with operational dimensions, by changing the design parameters, four-wave rider configurations with the same dimensions as the reference model were identified. by analyzing these four configurations using the computational fluid dynamics method, the configuration with the best aerodynamic and volume results was selected as the preferred design configuration. compared to the reference model, the preferred configuration has 36% more aerodynamic efficiency and 15% less volume, indicating the efficiency of the used method.