Does waverider har mycket lägre drag än Sears Haack kropp?

2

Jag försökte beräkna dra för hyperhastighetsprojekt med det här dokumentet för Sears Haack revolutionen kropp. Vissa parametrar:

Diameter: 160mm (runda nummer för att simulera 155mm projektil)

Finhetskvot: 13,2, vilket betyder projektilens längd är 2112mm

Från papperet är det antagna vingeområdet 0,077 l ^ 2 = 0,077 x 2,112 x 2,112 = 0,3435 kvm meter

Från figur 15 i papperet är den totala Cd vid 2 km / s cirka 0,004

Så totalt drag vid havsnivå 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)

Från papperet, projektilvolymen V = 0,002655 l ^ 3 = 0,025 m ^ 3. Antag att den är fylld av aluminium, då är massan ca 0,025 x 3000 = 75 kg

Så dragen är cirka 4,5 gee

Å andra sidan finns en empirisk formel för hypersonisk lyft till dragförhållande

L / D = 4 x (M + 3) / M = 4 x (6 + 3) / 6 = 6. Det verkar som om projektilen är formad som en bra waverider kan dra vara så låg som 1 / 6 av dess vikt, förutsatt att waverider är den bästa formen för hypersonisk lyft till dragförhållande.

Det är naturligtvis problemet med skalering där massan ökar i kubad hastighet, medan området bara ökar med kvadrerad hastighet. Även om jag inte har en komplett beräkningsmodell av waverider för att jämföra direkt med SH-kroppen, men det verkar vid första anblicken, kan waveriderna få mycket lägre drag än den mest aerodynamiska formen, 1 / 6g vs 4,5g.

Så är det sant att waverider har mycket lägre drag än SH-kroppen?

    
uppsättning user2174870 01.12.2015 15:13

1 svar

7

En ventilator kommer att förhindra att komprimerad luft under flygplanet flyr i sidled. En likvärdig uppfattning är att den sidokomponent i luften som förflyttas av kroppen används för att skapa lyft genom att räta ut den och skjuta ner den vid vingtipsen. Detta gör det möjligt att flyga i en lägre attackvinkel för samma lift, vilket reducerar supersonisk lyftrelaterad drag linjärt med minskningen i angreppsvinkeln.

En Sears-Haack kropps drag är den lägsta för en given volym och ett givet finförhållande förhållande. Ökad finhet (i huvudsak den lokala lutningstiden omkretsen av varje kroppsdel) kommer att minska draget. Denna ökade finhet kommer nu att leda till mindre sidoförskjutning av luftflödet som kan användas för waverider-effekten.

I slutet är frågan som frågad inte svarbar. Vad som kan sägas är:

  • En trubbig Sears-Haack-kropp kommer att dra största nytta av waverider-effekten.
  • En waverider är fortfarande en Sears-Haack kropp om den har rätt tvärsnitt fördelning över längd.
  • En waverider kommer kanske att sänka dra med 20% eller 30% i en realistisk konfiguration och vid Mach-nummer mellan Mach 3 till 5.

Den empiriska ekvationen för L / D hos en waverider ser misstänksam ut. Utan att veta begränsningarna av dess giltighet skulle jag inte lita på dess resultat. Träningskoefficienten på din Sears-Haack-kropp ser också ut som nolllyftdragningen. Det kan hända att du måste lägga till det hissrelaterade draet för att komma till det fullständiga draget.

Och det största misstaget är att driva det på marknivå - 2000 m / s skulle vara lämpligt i 30 km höjd. Få dragfiguren där och du kommer fram till ett mycket lägre drag bara genom att använda det i lämplig densitet.

    
svaret ges 01.12.2015 17:49