Математическое моделирование динамики пластического формообразования трансформируемого в полете кормового обтекателя летательного аппарата
Автор: Ветров В.В., Дунаев В.А., Костяной Е.М., Михеев К.Н., Панферов П.В.
Статья в выпуске: 1, 2015 года.
Бесплатный доступ
Рассматривается инновационная идея снижения аэродинамического сопротивления летательного аппарата путем формообразования в полете кормового обтекателя предпочтительной геометрии на базе пластического деформирования гофрированной тонкостенной оболочки газодинамическим воздействием. Дано математическое описание сопряженных импульсных газодинамического и деформационного процессов, составляющих физическую суть формообразования кормового обтекателя в полете, с учетом теплового воздействия. Представлен алгоритм численного моделирования указанных совместно протекающих процессов. Адекватность результатов, получаемых с использованием разработанного инструментария исследования, подтверждена на базе сопоставления данных численного моделирования с данными натурных экспериментов. В режиме численного эксперимента дано обоснование предпочтительных вариантов технических решений, реализующих указанный принцип полетной трансформации. В частности, показано, что оболочка с коаксиальным расположением гофр является более предпочтительной, чем с радиальным расположением. При этом представлен вариант крепления мембраны, обеспечивающий наиболее удобообтекаемую форму при раскрытии оболочки. Предложено два пути совершенствования формы обтекателя: за счет изменения исходных геометрических параметров гофрированной оболочки и варьирования деформирующего воздействия. Наилучшая форма получена при создании комбинированного усилия, последовательно трансформирующего сначала центральную, а затем периферийную области гофрированной оболочки. Также в работе показано перспективное направление, базирующееся на формировании оболочки специальной газовой струей. В целом на базе совокупности проведенных исследований доказана принципиальная возможность получения на борту летательного аппарата в процессе импульсного деформирования гофрированной оболочки кормового обтекателя заданной геометрической формы, оптимальной с точки зрения уменьшения аэродинамического сопротивления.
Концепция баллистической эффективности, летательный аппарат, трансформируемый в полете кормовой обтекатель, математическое моделирование, газодинамическое воздействие, динамика пластического формообразования
Короткий адрес: https://sciup.org/146211552
IDR: 146211552 | УДК: 629.13.014.7 | DOI: 10.15593/perm.mech/2015.1.05
Mathematical modelling of dynamics plastic forming of aft fairing in missile transformed during flight
This article considers an innovative idea of decreasing the aerodynamic drag of missile by an inflight forming of an aft fairing of preferable geometry on the basis of plastic deformation of corrugated thin-walled shell by gasdynamic influence. The mathematical description of the interfaced impulse gas-dynamic and deformation processes of forming aft fairing in flight is given with the thermal effects. The algorithm for the numerical simulation of these co-occurring processes is presented. In the numerical experiment the authors proved preferred technical solutions that realize the principle of the flight transformation. The adequacy of the results obtained by the developed research instruments confirmed by comparing the numerical simulation data with the data of natural experiments. The numerical experiment preferred variants of the technical solutions implementing the principle of flight transformation are justified. In particular, it is shown that a membrane with a coaxial arrangement of the corrugations is more preferable than the radial arrangement. In this case we have managed to present the version of the mounting membrane with the best streamlined form during deployment of the membrane. The paper proposed two ways to improve the fairing: by changing the geometric parameters of the original thin-walled diaphragm; and due to variation of the deforming impacts. The best form is obtained when creating a combined force, which first of all transforms the central part and then the peripheral region of the corrugated shell. Also, the work shows a perspective direction based on the formation of the shell by a special gas jet. In general, on the basis of the research it became possible to prove the principal possibility of obtaining the specified geometrical form on board the missile by pulsed deformation of corrugated shell of the aft fairing, which is optimal from the viewpoint of reducing aerodynamic drag.
