Warum hat HARP Geschosse in Raketenform hergestellt?

HARP feuerte Projektile aus einer Kanone in suborbitale Flugbahnen. Dieser Projektiltyp trug eine wissenschaftliche Nutzlast, hatte aber keine Reaktionstriebwerke (obwohl spätere Vorschläge dies taten). Ihre Designs haben sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt, aber es scheint, als ob die allgemeine Form des Projektils immer eine genetische Raketenform hatte, ähnlich wie hier :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wie macht eine Raketenform Sinn, wenn man bedenkt, dass diese keine Motoren hatte? Der Luftwiderstandsbeiwert dieser Form scheint etwa 0,75 zu sein. Andererseits haben alternative Formen niedrigere Koeffizienten:

Luftwiderstandsbeiwerte

Hätte man diese Zahlen oberflächlich hingenommen, hätte HARP durch die Umstellung auf Tröpfchenform eine deutliche Reduzierung der atmosphärischen Verluste erreichen können, möglicherweise um eine ganze Größenordnung.

Die Flossen spielen offensichtlich eine Rolle, aber ich sehe nicht, wie sie diese Diskussion beeinflussen. Wenn Sie ein konisches Ende haben, könnte das immer noch Flossen haben. Orientierungsstabilität ist natürlich wichtig – schränkt das die Form ein? Oder ändert sich die Modellierung des Luftwiderstandsbeiwerts bei mehreren Machzahlen grundlegend, sodass das konische Ende keinen Vorteil hätte? Meines Wissens hatten alle Projektile einen Einwegteil, der sie an Ort und Stelle hielt, als sie sich durch den Lauf bewegten, so dass es so aussieht, als würde dies jede Form praktisch praktikabel machen.

Woher bekommt man einen Luftwiderstandsbeiwert von 0,75 für eine im Wesentlichen pfeilförmige ballistische Rakete mit stabilisierenden Bodenflossen? Es scheint nicht richtig zu sein, sollte einer stromlinienförmigen Karosserie viel näher kommen.
@TildalWave Nein, sollte es nicht, es sei denn, Sie verwenden eine seltsame Definition von Bereich. Nicht die Vorderseite zählt, sondern die Rückseite. In Anbetracht dessen ist es nicht so unähnlich zu anderen Formen wie einer Kugel, die etwa 0,5 beträgt.
OK, stimmt, aber HART-Raketen haben einen maximalen Cd von etwa 0,5 bei etwas über Mach 1 . Ihrer Einschätzung kann ich später ohne Weiteres zustimmen, nur dass ein Cw von 0,75 sehr hoch erscheint, was bei einem stark gestreckten Körper sicherlich unter 0,5 liegen sollte.
@TildalWave Einverstanden, 0,5 scheint viel vernünftiger zu sein als 0,75. Der Kegel ist das beste Analogon im Bild und hat auch 0,5. Ich habe die 0,75 von diesem Wikipedia-Link gefunden, der auf diese NASA-Seite verweist, die die Nummer für eine Modellraketeexploration.grc.nasa.gov/education/rocket/termvr.html angibt .
Ich denke, das ist ein gewisser Durchschnitt entlang der Mach-Zahlen, da es bei 0 beginnt. HARP tut dies nicht und Cd sinkt bei seiner Austrittsgeschwindigkeit erheblich. Ich denke, Martlet-Projektile wurden abgeflacht, als sie raketengetrieben wurden (seit Martlet 2G-1?), Um den Schub zu erhöhen, und frühere passive Projektile waren tatsächlich nach hinten gekrümmt mit einer Schubplatte und einem zentrierenden Sabot (z. B. Martlet 2 ), wie Wiki es ausdrückt . Drückerplatte später, raketengetriebene Projektile bewegten sich nach achtern und entfernten das Sabot-System insgesamt.
C D an sich ist nicht der interessierende Parameter. Es ist der ballistische Koeffizient, m C D EIN das wird bestimmen, wie weit, schnell, hoch das Ding geht. Wenn wir davon ausgehen, dass wir Formen vergleichen, die die gleiche Masse haben, dann ist es so C D EIN das zählt. Eine Kugel der gleichen Masse hat eine viel größere EIN , man kann also nicht einfach vergleichen C D 's.

Antworten (1)

Der Pfeil in „Raketenform“ hat einen deutlich geringeren Luftwiderstandsbeiwert als der Zylinder oder der gezeigte 45°-Kegel. Es ist immer noch über der Träne, aber diese Luftwiderstandsbeiwerte gelten für Unterschallregime.

Sobald man in transsonische und Überschallflugregime gerät, ist das Hauptproblem nicht die atmosphärische Strömung, sondern Stoßwellenturbulenzen. Die Projektile der HARP befanden sich weit im Überschallbereich.

Wie bei allen Überschallkörpern muss die Stoßwelle für minimale Turbulenzen vom Körper fern bleiben, und die längere und schmalere Form tut dies. Eine sanfte kontinuierliche Kurve ermöglicht auch die maximale Lautstärke bei ausgelegter optimaler Geschwindigkeit. Als antriebsloses Projektil kann die Stoßwelle vom gesamten Körper ferngehalten werden.

Es gibt einen Grund dafür, dass das Heck weniger aerodynamisch ist – Stabilität. Der Bereich innerhalb der Stoßwelle ist nicht bewegungsfrei, weist jedoch einen stark reduzierten Luftstrom auf. Ein etwas höherer Widerstand am Heck hält also die Nase ohne Trudelstabilisierung nach vorne gerichtet. Darüber hinaus kann es Steuerflächen ermöglichen, obwohl dies nicht immer in Forschungsprojektilen verwendet wird.

Warum hat HARP Geschosse in Raketenform hergestellt?
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