مقاله علمی بازیابی نرم یک راکت مافوق صوت به کمک ناپایدارسازی

اختصاصی از سورنا فایل مقاله علمی بازیابی نرم یک راکت مافوق صوت به کمک ناپایدارسازی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 26 صفحه

چکیده:

در این تحقیق بازیابی نرم یک راکت مافوق صوت به کمک ناپایدارسازی، توسط یک روش عددی حجم محدود و روش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در روش عددی مذکور معادلات ناویر استوکس پس از گسسته‌سازی به روش حجم محدود با استفاده از الگوریتم فشار مبنا توسط یک حل کننده ضمنی حل شده است. در روند حل از ایده برون یا درون یابی مرتبه دوم بالا دست استفاده شده و برای در نظر گرفتن اثر آشفتگی مدل اسپالارت الماراس بکار برده شده است. در روش تجربی یک رادار داپلر بر روی مسیر پرواز پیش‌بینی شده تنظیم شده و منحنی سرعت-زمان پرتابه هنگامی که از مقابل رادار می‌گذرد ثبت گردیده است. با توجه به شبیه‌سازی عددی، ابتدا ضرایب آیرودینامیکی راکت ناپایدار، در سرعتهای و زوایای مختلف چرخش محاسبه شده, سپس مدلسازی دینامیک پرواز راکت ناپایدار، با توجه به ضرایب آیرودینامیکی انجام گرفته است. در انتها نتایج تئوریک مذکور با منحنیهای تجربی سرعت که توسط رادار داپلر ثبت گردیده، مقایسه شده است.

1- مقدمه

در تمام مراحل طراحی و ساخت یک پرتابه، تستهای مکرر میدانی نه تنها پرهزینه و طاقت فرساست، بلکه نشان دهنده تعداد اندکی از خطاهای سیستم خواهد بود. استنتاج علل خطا از روی بازمانده‌های پرتابه‌ای که در برخورد با زمین متلاشی شده است دور از انتظار است. بنابراین بازیافت نرم پرتابه‌ها از دیرباز مورد توجه بوده است، ولی با پیشرفت تکنولوژی، این مسئله ابعاد جدیدی یافته است. طرحهای فراوان و روشهای گوناگونی برای بازیابی نرم پرتابه‌ها اجرا شده‌اند. یک روش سنتی آن است که پرتابه در تپه‌ای از ماسه بادی و یا استخر آب شلیک و بازیابی نرم شود. روش سنتی دیگر استفاده از چتر است که چندین کتاب و هندبوک در باره آن تدوین شده است [1، 2]. در بسیاری از پرتابه‌های امروزی، شتاب منفی روشهای مذکور پذیرفتنی نیست. ‌هنوز هم هر دو روش مذکور در ترکیب با طرحهای جدید مورد استفاده قرار می‌گیرند.

Benedetti [3] به بررسی دینامیک پرواز گلوله‌های معمولی 155 و 200 میلیمتری می‌پردازد. این گلوله‌ها در زاویه نزدیک به قائم شلیک می‌شوند و در نزدیکی قله پرواز که سرعت بسیار کم است توسط یک چتر بازیابی نرم می‌شوند. یک مکانیزم هرزگرد اتصال چتر و گلوله را برقرار می‌کند تا دوران گلوله باعث بهم پیچیدن چتر نشود. در بعضی طرحها با باز شدن یک ترمز ایرودینامیکی دوران گلوله را کاهش می‌دهند. گاهی با استفاده از یک مکانیزم جدایش ماسوره و چتر را از بقیه قسمتهای گلوله جدا می‌کنند، تا با کاهش جرم بازیافتی، این مشکلات را کاهش دهند. Pepper و Fellerhoff [4] به بهبود طرحهای بازیافت نرم گلوله 155 میلیمتری پرداختند.

Ilyong و همکارانش [5] با یک گلوله هوشمند حاوی بردهای الکترونیکی مواجه بودند که در هنگام شلیک با شتاب g20000 مواجه می‌شد. در این شتاب 20 کیلوگرم نیرو به یک المان یک گرمی وارد می‌شود. آنها برای بازیابی نرم این گلوله، یک کمپرسور بالستیکی طراحی کردند. سپس رفتار این کمپرسور بالستیکی را با یک کد کامپیوتری بررسی کرده و با یک مدل آزمایشگاهی مقایسه کردند.

Evans و همکارانش [6، 7] برای بازیابی نرم یک گلوله هدایت شونده توپخانه، از دستگاه بازیافت نرم گلوله کالیبر بزرگ (LCSRS)، استفاده کردند. این دستگاه 60 متری با شیب ناچیزی بتدریج وارد آب می‌شود. سر گلوله مورد مطالعه به یک آب پخش‌کن مجهز می‌شود و پس از شلیک گلوله بین یک نبشی و ریل مهار شده و بتدریج وارد آب می‌شود. انرژی جنبشی گلوله از طریق آب پخش‌کن به آب منتقل شده و گلوله بتدریج متوقف می‌شود. Evans [8] یک گلوله mm155 را با دستگاه LCSRS بازیابی نرم کرد. Myers و همکارانش [9] نیز گلوله هدایت‌شونده توپخانه‌ای Excalibur را با دستگاه LCSRS بازیابی نرم کردند. Cordes [10] گلوله Excalibur را به چتر مجهز کرده و آنرا بازیابی نرم کرد.

Derbidge و Dahm [11] برای بررسی اثرات بازگشت به جو زمین، مبادرت به بازیابی نرم یک گلوله در لوله‌ای با گاز فشرده کردند. Garner و همکارانش [12]، تعداد 10 گلوله 120 میلیمتری را، جهت ثبت تاریخچه شتاب، به یک حافظه الکترونیکی مجهز کردند. آنها برای بازیابی نرم چهار جعبه در نظر گرفتند که به ترتیب با علوفه، خاک‌اره، کود گیاهی و ماسه پر شدند. گلوله با عبور از بسترهای علوفه، خاک ‌اره، کود گیاهی و کاهش سرعت تدریجی، در بستر ماسه‌ای متوقف می‌شود.

Birk و Kooker [13] برای بازیابی گلوله mm155 توپ یک لوله بلند 95 متری را به دهانه لوله توپ متصل کردند. در 5 متر ابتدای لوله سوراخهائی برای خروج گازهای حاصل از شلیک وجود داشت. در 60 متر بعدی، گاز فشرده بین یک دیافراگم و پیستون سبک محبوس بود. 20 متر بعدی با آب پر شده بود. همچنین Birk با گروهی دیگر از همکاران خود [14] برای بازیابی نرم گلوله mm155 به شرح دستگاهی کاملا مشابه با ابعادی متفاوت می‌پردازند.

Laughlin [15] در بخشی از پایان‌نامه خود به بررسی ابزارهای بازیابی شامل ARDEC Ballistic Railgun و Soft Catch Gun Facility و تنوعی از گلوله‌های مجهز به چتر بازیابی می‌پردازد. امکانات یاد شده در مراجع 6، 7، 11، 13 و 14 نیز استفاده شده است. Anderson [16] بازیابی نرم گلوله کالیبر 5 اینچ را در لوله با فشار گاز بررسی و محاسبه کرد. Hölzle [17] توانست، با تغییر در شکل دماغه گلوله، بازیابی موفقی در مخزن حاوی دانه‌های لاستیک داشته باشد. وی نشان داد که دانه‌های لاستیک مانند سیال در مقابل گلوله رفتار می‌کنند. Guevara و Flyash [18] جهت بررسی عملکرد سنسورهای واحد هدایت اینرسی، آن را در گلوله مجهز به تله‌متری نصب کرده و توسط مخازن علوفه بازیابی نرم کردند. Smith و همکارانش [19]، برای بازیابی نرم یک پهباد، ابتدا سرعت آن را توسط یک بالوت کاهش داده و سپس توسط چتر بازیابی کردند. این پهباد انعطاف‌پذیر، به شکل یک گلوله 155 میلیمتری، توسط یک توپ گازی شلیک می‌شود.

Vance و همکارانش [20] توسط جت معکوس، یک پرتابه را به نرمی بازیابی کردند. Prasun و Philip [21، 22] به بررسی مسیر فرود و چگونگی بازیابی نرم دو مریخ‌پیمای Spirit و Opportunity، که در دو نقطه از مریخ رها شدند، پرداخته‌اند. این دو مریخ‌پیما در ارتفاع 125 کیلومتری، با سرعتی بیش از m/s5600 و با وزنی حدود kg830 وارد جو مریخ شدند. ابتدا پسای جو، در مقابل سپر حرارتی، سرعت این دو مریخ‌پیما را کاهش داد. سپس چتر مافوق صوت باز شد. کیسه‌های هوا قبل از روشن شدن جت معکوس باز شدند. جت معکوس در ارتفاع 12 متری، مولفه عمودی سرعت را به صفر رسانده و در این هنگام بند اتصال فرودگر به چتر بریده شد. فرودگر، که توسط بالشتکهای گاز در بر گرفته شده، بارها جست و خیز کرده و پس از غلطیدنهای زیاد متوقف شد.