¿Por qué HARP fabricó proyectiles en forma de cohete?

HARP disparó proyectiles de un arma en trayectorias suborbitales. Este tipo de proyectil llevaba una carga útil científica, pero no tenía motores de reacción (aunque las propuestas posteriores sí). Sus diseños evolucionaron a lo largo de los años, pero parece que la forma general del proyectil siempre tuvo la forma de un cohete genético, similar a esto :

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¿Cómo tiene sentido la forma de un cohete, considerando que no tenía motores? El coeficiente de arrastre de esta forma parece ser de alrededor de 0,75. Por otro lado, las formas alternativas tienen coeficientes más bajos:

coeficientes de arrastre

Si tuviéramos que aceptar superficialmente estos números, HARP podría haber logrado una reducción significativa en las pérdidas atmosféricas al cambiar a una forma de gota, posiblemente en un orden de magnitud completo.

Las aletas obviamente tienen algún papel, pero no veo cómo impactan en esta discusión. Si tiene un extremo cónico, aún podría tener aletas. La estabilidad de su orientación es obviamente importante. ¿Restringe eso la forma? O, ¿cambia fundamentalmente el modelado del coeficiente de arrastre en varios números de mach, de modo que no habría beneficio para el extremo cónico? Que yo sepa, todos los proyectiles tenían una parte desechable que los mantenía en su lugar mientras se movía a través del cañón, por lo que parece que eso haría que cualquier forma fuera prácticamente viable.

¿De dónde obtienes un coeficiente de arrastre de 0,75 para lo que es esencialmente un misil balístico en forma de dardo con aletas estabilizadoras inferiores? No parece correcto, debería estar mucho más cerca de un cuerpo aerodinámico.
@TildalWave No, no debería, a menos que esté usando una definición extraña de área. No es el frente lo que importa, es la parte de atrás. Dado eso, no es tan diferente a otras formas como una esfera, que es de alrededor de 0,5.
Bien, cierto, pero el misil HART tiene un Cd máximo de alrededor de 0,5 a un poco más de Mach 1 . Puedo estar fácilmente de acuerdo con su evaluación más adelante, es solo que el Cd de 0.75 parece muy alto para lo que seguramente debería estar por debajo de 0.5 para un cuerpo muy alargado.
@TildalWave De acuerdo, 0.5 parece mucho más razonable que 0.75. El cono es el mejor análogo de la imagen, y también es 0.5. Encontré el 0.75 de ese enlace de Wikipedia, que hace referencia a esta página de la NASA, que da el número para un modelo de cohete .
Creo que es un promedio a lo largo de los números de Mach, ya que comienza en 0. HARP no lo hace, y Cd disminuye sustancialmente en su velocidad de salida. Creo que los proyectiles Martlet se aplanaron cuando se convirtieron en propulsados ​​por cohetes (¿desde Martlet 2G-1 ? ) La placa de empuje más tarde, los proyectiles propulsados ​​​​por cohetes se movieron hacia atrás y eliminaron el sistema de sabot por completo.
C D por sí mismo no es el parámetro de interés. es el coeficiente balístico, metro C D A eso determinará qué tan lejos, rápido, alto va la cosa. Si asumimos que compararemos formas que tienen la misma masa, entonces es C D A Eso importa. Una esfera de la misma masa tendrá una mucho mayor A , así que no puedes simplemente comparar C D 's.

Respuestas (1)

El dardo en "forma de cohete" tiene un coeficiente de arrastre significativamente más bajo que el cilindro o el cono de 45° que se muestra. Todavía está por encima de la lágrima, pero esos coeficientes de arrastre son para regímenes subsónicos.

Una vez que uno entra en los regímenes de vuelo transónico y supersónico, el principal problema no es el flujo atmosférico, sino la turbulencia de las ondas de choque. Los proyectiles de HARP estaban bien en el supersónico.

Al igual que con todos los cuerpos supersónicos, la onda de choque debe permanecer alejada del cuerpo para lograr una turbulencia mínima, y ​​la forma más larga y estrecha hace eso. Una suave curva continua también permite el volumen máximo a la velocidad óptima diseñada. Como proyectil sin potencia, la onda de choque se puede mantener alejada de todo el cuerpo.

Hay una razón para tener la parte trasera menos aerodinámica: la estabilidad. El área dentro de la onda de choque no está libre de movimiento, pero tiene un flujo de aire muy reducido. Por lo tanto, una resistencia ligeramente mayor en la popa mantiene el morro apuntando hacia adelante sin estabilización de giro. Además, puede permitir superficies de control, aunque eso no siempre se utiliza en proyectiles de investigación.

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