Dikey İniş Yapan Bir Aracın Aerodinamik Analizi

Year 2015, Volume: 35 Issue: 1, 35 - 42, 01.03.2015

Selin Aradağ Jurgen Seıdel Russell M. Cummıngs Layne Cook

Abstract

Dikey iniş, yeniden kullanılabilen roketler için oldukça yeni bir konsepttir. Araçlar dikey olarak atılır, atmosfere yüksek hücum açısıyla girer ve uçuşu boyunca, aerodinamik kontrol altında, yüksek hücum açılarında kalır. İnişe çok yakın bir zamana kadar araç, tüm Mach sayıları için yüksek hücum açılarında kalır. Bu konseptle ilgili en önemli risk, Mach 2 altındaki akışlar içindir. Bu Mach sayılarında ve yüksek hücum açılarındaki durumlarda, ayrılmış ve girdaplı akışlar oldukça sık görülür. Bu çalışmanın amacı, yüksek hücum açıları için, dikey iniş yapan Hot Eagle araç geometrisinin aerodinamik özelliklerinin ve kontrol edilebilme stratejilerinin incelenmesidir. Detached Eddy Simulation (DES) yöntemiyle çeşitli test durumları incelenmiş, farklı akış koşulları için araç geometrisinin kontrolü ile ilgili analizler gerçekleştirilmiştir. Zamana bağlı DES sonuçlarına göre, test edilen sesaltı ve transonic Mach sayıları için, 45 ve 60 dercelik hücum açılarında, akış, simetrik ve zamana bağlı değişmeyen akış niteliği göstermektedir. Mach sayısı veya hücum açısı arttıkça, girdaplar güçlenmekte; fakat akışın simetrik ve zamana bağlı değişmeyen tabiatında değişiklik olmamaktadır. Bunun sebebinin aracın uç kısmının küt cisim olma özelliğinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Simetrik ve antisimetrik olarak hava üflemenin akış üzerindeki etkileri incelenmiş, çeştli üfleme hızlarında, akışın kontrol edilebilir olduğu gözlemlenmiştir

Keywords

hesaplamalı akışkanlar dinamiği, dikey iniş, aerodinamik, akış kontrolü, hava üfleme

Aerodynamic Analysis of a Vertically Landing Lifting Body

Abstract

The vertical landing lifting body (VLLB) is a new concept for reusable launch vehicles, which launches vertically, but re-enters the atmosphere at a high angle of attack (alpha) for its entire flight. The VLLB remains at high angles of attack through all Mach numbers under aerodynamic control until shortly before touchdown. One of the important risk areas for the VLLB concept concerns flight below Mach 2 at high angles of attack where the flow is dominated by separated, highly vortical behavior. The purpose of this study is to investigate the aerodynamic characteristics and control effectiveness of the high-alpha flow of the Hot Eagle Vertically Landing Lifting Body geometry. Several test cases were performed utilizing Detached Eddy Simulations (DES) to both analyze and control the flow over Hot Eagle geometry at different flow conditions. According to results of the time-dependent DES computations, the flow is symmetric and steady at both subsonic and transonic Mach numbers for both 45 and 60 degrees angle of attack. As the angle of attack or the Mach number increases, the vortices get stronger; but the flow remains steady and symmetric. This is probably because of the blunt nature of the nose and its cross-section. Symmetric and asymmetric blowing were performed to control the flow structure around the body. Different blowing rates have been investigated, and the vehicle is found to be controllable with reasonable amounts of blowing

Keywords

computational fluid dynamics, vertical landing, aerodynamics, flow control, blowing