Análisis aerodinámico mediante CFD de un misil aire-aire de medio alcance

Abstract

[ES] El presente documento estudia la influencia de la cantidad y disposición de aletas sobre los coeficientes aerodinámicos de sustentación y resistencia en un misil aire-aire de medio alcance. Con este fin, se analiza el comportamiento estacionario y la estabilidad aerodinámica del misil, con y sin el efecto del empuje. Además, se estudia el efecto del mallado adaptativo por gradientes, y se valora su eficiencia en términos de coste computacional y veracidad de los resultados, para el cálculo de casos en régimen supersónico. De acuerdo a dichos objetivos, se realiza una serie de análisis CFD haciendo uso del software Simcenter Star-CCM+ ®, sobre tres geometrías distintas basadas en un proyectil real: una geometría base, sin aletas; una geometría con aletas en la base; y, una geometría con aletas tanto en la base como en la parte media del misil. De estos estudios se obtiene, principalmente, la evolución de los coeficientes aerodinámicos para diversas condiciones de vuelo (ángulos de ataque y número de Mach) y se calculan los centros de presión de cada uno de las geometrías. Finalmente, los resultados de los coeficientes aerodinámicos de sustentación y resistencia se validan mediante la Teoría de Cuerpos Esbeltos y el modelo DATCOM, respectivamente.

[EN] This paper studies the influence of the number and arrangement of fins on the aerodynamic lift and drag coefficients of a medium-range air-to-air missile. According to this, the stationary behaviour and aerodynamic stability of the missile is analysed, with and without the effect of thrust. In addition, the effect of adaptive mesh refinement is studied, and its efficiency in terms of computational cost and accuracy of the results is assessed for the calculation of supersonic cases. In accordance with these objectives, a series of CFD analyses are carried out using the Simcenter Star-CCM+® software, on three different geometries based on a real projectile: a base geometry, without fins; a geometry with fins at the base; and a geometry with fins both at the base and in the middle part of the missile. From these studies, the evolution of the aerodynamic coefficients for different flight conditions (angles of attack and Mach number) is obtained, and the centres of pressure of each of the geometries are calculated. Finally, the results of the aerodynamic coefficients of lift and drag are validated by means of the Slender Body Theory and the DATCOM model, respectively.

[CA] El present document estudia la influència de la quantitat i disposició daletes sobre els coeficients aerodinàmics de sustentació i resistència en un míssil aire-aire de mig abast. A aquest efecte, sanalitza el comportament estacionari i lestabilitat aerodinàmica del míssil, amb i sense lefecte de lembranzida. A més, séstudia lefecte de lemmallat adaptatiu per gradients, i es valora la seva eficiència en termes de cost computacional i veracitat dels resultats, per al càlcul de casos en règim supersònic. Dacord amb aquests objectius, es realitza una sèrie dánàlisi CFD fent ús del programari Simcenter Star-CCM+ ®, sobre tres geometries diferents basades en un projectil real: una geometria basi, sense aletes; una geometria amb aletes en la base; i, una geometria amb aletes tant en la base com en la part mitjana del míssil. Daquests estudis sobté, principalment, levolució dels coeficients aerodinàmics per a diverses condicions de vol (angles datac i número de Mach) i es calculen els centres de pressió de cadascun de les geometries. Finalment, els resultats dels coeficients aerodinàmics de sustentació i resistència es validen mitjançant la Teoria de Cossos Esvelts i el model DATCOM, respectivament