Numerische Studie zur Wirkung strömungssteuernder Maßnahmen am manövrierenden Flugkörper

Kurzfassung

Anhand der Ergebnisse umfangreicher URANS-Simulationen wird in dieser Arbeit der Einfluss eines realistischen Nickmanövers auf die Umströmung eines Flugkörpers untersucht, an dem zur Abschwächung des Phantom-Yaw-Effektes und zur Reduktion des Wellenwiderstandes alternative strömungssteuernde Maßnahmen eingesetzt werden. Der Phantom-Yaw-Effekt stellt eine unerwünschte Wirbelasymmetrie an schlanken Flugkörpern dar, die bei hohen Anstellwinkeln auf Lee auftritt und zu unerwünschten Seitenkräften führt. In dieser Arbeit wird die Wirkung einer erzwungenen symmetrischen Grenzschichtablösung auf den Phantom-Yaw-Effekt für ein Nickmanöver zwischen 0° und 44° mit einer Frequenz von 5 Hz bei einer Machzahl von 0,8 untersucht. Die Grenzschichtablösung wird durch Schlitzstrahlen erzwungen, die seitlich im vorderen Bereich des Flugkörpers austreten. Es wird gezeigt, dass durch diese Maßnahme der Phantom-Yaw-Effekt im Manöver abgeschwächt werden kann und nichtlineare Strömungseffekte, die durch den Phantom-Yaw-Effekt im Manöver auftreten, reduziert werden können. Die zweite Maßnahme zur Strömungssteuerung, die selbstausrichtende Aerodisk, wird für ein Manöver zwischen 0° und 21° mit einer Frequenz von 7,5 Hz bei einer Machzahl von 2,2 untersucht. Durch die Wirkung aerodynamischer Kräfte gelingt es, die Aerodisk auch bei hohen Anstellwinkeln und bei hohen Nickfrequenzen passiv zur Anströmung auszurichten, wodurch der Wellenwiderstand über das gesamte Manöver erfolgreich reduziert werden kann.