Mathematical modelling of dynamics plastic forming of aft fairing in missile transformed during flight

Abstract


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.

About the authors

V V Vetrov

Tula State University

V A Dunaev

Tula State University

E M Kostyanoi

Tula State University

K N Mikheev

Tula State University

P V Panferov

Tula State University

References

  1. Реализация концепции повышения баллистической эффективности летательных аппаратов ближней зоны / В.В. Ветров, В.А. Дунаев, Е.М. Костяной, В.В. Морозов // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 11 (Ч. 2). - С. 377-382.
  2. Пат. GB 2394029 A Великобритания. Drag reduction devices for projectiles and the like / опубл. 14.04.2004.
  3. Пат. WO 01/35046 А1. Method and design for increasing the firing range of artillery shells / опубл. 17.05.2001.
  4. Ветров В.В., Дунаева В.А., Панферов П.В. Использование деформируемых кормовых частей в рамках концепции повышения баллистической эффективности снарядов // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2011. - Вып. 2. - С. 212-216.
  5. Пат. 2478183 Российская Федерация. Способ трансформации в полете кормового отсека артиллерийского снаряда и устройство для его реализации / Ветров В.В., Панферов П.В., Михеев К.Н.; заявл. 14.09.2011; опубл. 27.03.2013, Бюл. № 9.
  6. Способы повышения баллистической эффективности артиллерийских управляемых снарядов / В.И. Бабичев, В.В. Ветров, В.П. Елесин, А.А. Коликов, Е.М. Костяной // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. - 2010. - Вып. 3(65). - С. 3-9.
  7. Зубчанинов В.Г. Механика процессов пластических сред. - М.: Физматлит, 2010. - 352 с.
  8. Бондарь В.С., Даншин В.В., Семенов П.В. Вариант теории упругопластических процессов и аппроксимации функционалов пластичности // Проблемы прочности и пластичности. - 2011. - Вып. 73. - С. 5-12
  9. Зубчанинов В.Г. Устойчивость и пластичность. Т. 2. Пластичность. - М.: Физматлит, 2008. - 336 с.
  10. Теория пластических деформаций металлов / Унксов Е.П., Джонсон У., Колмогоров В.Л. [и др.]; под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. - М.: Машиностроение, 1983. - 598 с.
  11. Выпучивание упругопластических цилиндрических и конических оболочек при осевом ударном нагружении / В.Г. Баженов, М.С. Баранова, А.И. Кибец, В.К. Ломунов, Е.В. Павленкова // Учен. зап. Казан. гос. ун-та. Физико-математические науки. - 2010. - № 4. - С. 86-105.
  12. Кривошеина М.Н. Упругопластическое деформирование анизотропных материалов при динамических нагрузках // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т. 9, № 2. - С. 37-42.
  13. Биргер И.А. Теории пластичности при неизотермическом нагружении // Известия АН СССР. Механика и машиностроение. - 1964. - № 1. - С. 193-196.
  14. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1975. - 541 с.
  15. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Дрофа, 2003. - 840 с.
  16. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. - М.: Наука, 1982. - 392 с.
  17. Chen Q. Comparison of different k-ε models for indoor air flow computations // Numerical Heat Transfer. - 1995. - Part B. - Vol. 28. - P. 353-369.
  18. Дунаев В.А., Бригадиров М.Г. Вычислительный эксперимент в тепломеханике реактивных снарядов: моногр. - Тула: Изд-во Тул. гос. ун-та, 2002. - 144 с.
  19. Разработка реактивных снарядов РСЗО на базе компьютерных технологий: моногр. / Н.А. Макаровец, В.А. Дунаев, А.А. Каширкин, М.Ю. Панасюк, Е.П. Поляков, Л.А. Устинов. - Тула: Изд-во Тул. гос. ун-та, 2010. - 210 с.
  20. Пат. 2358228 Российская Федерация. Артиллерийский снаряд / Ветров В.В., Дунаев В.А., Панферов П.В.; заявл. 13.08.2007; опубл. 10.06.2009, Бюл. № 16.
  21. Численный анализ осесимметричного упругопластического выпучивания оболочек вращения с присоединенными жесткими и деформируемыми массами при ударе о преграду / В.Г. Баженов, Г.В. Бригадиров, С.В. Зефиров, В.К. Ломунов, М.Б. Прокопенко // Прикл. пробл. прочности и пластичности: всесоюз. межвуз. сб. - Горький: Изд-во Горьк. ун-та, 1990. - С. 41-47.

Statistics

Views

Abstract - 87

PDF (Russian) - 18

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2015 Vetrov V.V., Dunaev V.A., Kostyanoi E.M., Mikheev K.N., Panferov P.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies