ارائه مدل ریاضی استخراج ضرایب آیرودینامیکی در آزمایش آیروبالستیک مافوق صوت پرتابه

یکی از روش‌های دقیق اندازه‌گیری پارامترهای آیرودینامیکی، روش پرواز آزاد مدل در آزمایشگاه‌های آیروبالستیک می باشد. در این روش می‌توان مواردی از قبیل آزمایش مدل‌ها در محدوده وسیعی از سرعت‌های پروازی مادون، حدود، مافوق و ماوراء صوت، آزمایش مدل‌ها در ابعاد میلی‌متر تا آزمایش آن‌ها در ابعاد حدود متر، اندازه‌گیری پارامترهای مربوط به مسیر حرکت و پارامترهای آیرودینامیک و آیروالاستیک، بررسی عملکرد سامانه‌های کنترل وسیله طراحی شده، آزمایش تحمل دمایی مواد، بررسی تحمل سازه، بررسی مسائل برخورد با سرعت‌های بسیار بالا و بررسی مسائل بازگشت به جو زمین را بررسی نمود. در این آزمایشگاه ایستگاه‌هایی برای اندازه‌گیری داده‌های پروازی مدل در فواصل معین قرار گرفته است که با روش‌هایی از قبیل تصویربرداری و تله‌متری داده‌ها استخراج می‌شود. مسئله مطرح ارائه یک مدل ریاضی مناسب و با خطای کم به‌منظور استخراج ضرایب آیرودینامیکی از داده‌های خام اندازه‌گیری شده با توجه به تعداد ایستگاه‌های اندازه‌گیری و فواصل آن‌ها می باشد. لذا در این کار یک بررسی اجمالی استخراج ضرایب آیرودینامیکی در آزمایش آیروبالستیک برای استفاده از داده‌های تصویربرداری انجام شده و به‌عنوان یک ابزار و روش این کار ارائه گردیده است. با توجه به نتایج ارائه‌شده می‌توان گفت که استخراج ضرایب استاتیکی و دینامیکی مستقل از هم نیست و باید به‌طور هم‌زمان محاسبه شوند. در صورتی که ضرایب دینامیکی مقدار قابل توجهی داشته باشند نمی‌توان از آنها صرف‌نظر کرد. دقت مورد نیاز اندازه‌گیری در حالتی که ضرایب دینامیکی باعث استهلاک نوسانات شده‌اند، با 20 ایستگاه حدود 0.1 درجه است؛ در حالی که با 10 ایستگاه دقت 0.10 درجه کفایت نمی‌کند و دقت بالاتر از آن نیاز است.

The Presentation of a Mathematical Model for Aerodynamic Coefficients Extraction in Supersonic Aeroballistics Projectile Test

The precise method for aerodynamic parameters measurement in aeroballistics labs, is the free flight method. It can be used to test different models at a wide range of flight speeds including subsonic, transonic, supersonic and hypersonic speeds, and in the millimetric to metric range dimensions. It can be utilized to measure the pathequation related parameters and the aerodynamic and aeroelastic parameters. Moreover, it has the capability for checking the performance of designed control systems, testing material temperature tolerance, testing structural strength and addressing highspeed collision and reentry problems. In this lab, stations for measuring flight model data are located at certain distances that extract data using imaging and telemetry techniques. The main goal is to provide a suitable mathematical model with precise accuracy in order to extract aerodynamic coefficients from raw data measured according to the number of measurement stations and their intervals. Therefore, for the purpose of using imaging data, an overview of aerodynamic coefficients extraction in the aeroballistics test is carried out. The results show that static and dynamic coefficients are not independent in extraction and should be calculated simultaneously. Dynamic coefficients cannot be ignored if the magnitudes are significant. The measurement accuracy required when the dynamic coefficients cause the damping of the oscillations is about 0.1 degree with 20 stations, while the accuracy of 0.1 degree with 10 stations is inadequate and higher than that is required.