DOI QR코드

DOI QR Code

Aerodynamic Characteristics of a Canard-Controlled Missile with Freely Spinning Tailfins Using a Semi-Empirical Method and a CFD Code

반실험적 기법 및 CFD 코드를 이용한 자유회전 테일핀을 갖는 커나드 조종 미사일에 관한 공력해석

  • 양영록 (경상대학교 대학원 기계항공공학부) ;
  • 이진희 (경상대학교 대학원 기계항공공학부) ;
  • 김문석 (경상대학교 대학원 기계항공공학부) ;
  • 정재홍 (한국항공우주연구원, 첨단추진기관팀) ;
  • 명노신 (경상대학교 기계항공공학부 및 항공기부품기술연구소) ;
  • 조태환 (경상대학교 기계항공공학부 및 항공기부품기술연구소)
  • Published : 2008.03.01

Abstract

In this study the aerodynamic characteristics of a canard-controlled missile with freely spinning tailfins were investigated by using a semi-empirical method and a CFD code. The mean aerodynamic coefficients for the rolling and roll damping moments were first calculated and then used to predict the roll-rate of freely spinning tailfins. The calculation of roll-rate in the CFD code was carried out by combining a Chimera overset grid system and 6-DOF analysis module. The predicted roll-rate was in good agreement with the experimental data for the roll and yaw canard control inputs. It was also shown that the results are in good agreement with the prediction by a CFD code. This indicates that the semi-empirical method can be used to predict the roll-rate of a canard-controlled missile with freely spinning tailfins.

반실험적 기법과 CFD 코드를 이용하여 자유회전 테일핀을 갖는 커나드 조종 미사일의 공력특성을 연구하였다. 반실험적 기법에서는 테일핀의 회전각에 따른 공력계수의 평균을 구한 후 자유회전 테일핀의 공력계수를 계산하였다. 또한 테일핀의 평균 롤링 및 롤 댐핑 모멘트계수를 이용하여 자유회전 테일핀의 회전율을 예측하였다. CFD 계산의 경우 중첩격자를 이용한 6-자유도 해석을 통해 테일핀의 회전율을 계산하였다. 미사일의 공력계수 예측 값들은 풍동실험 결과와 유사하게 나타났고, 커나드 롤 조종 및 요 조종시의 테일핀 회전율 또한 풍동실험결과와 근접하게 나타났다. 본 연구를 통해 자유회전 테일핀을 갖는 커나드 조종 미사일에 관한 공력해석에 반실험적 기법을 적용할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Auman, L. M., Kreeger, R. E., "Aerodynamic Characteristics of a Canard-Controlled Missile with a Free-Spinning Tail", AIAA-1998-410-294
  2. Nygaard, T. A., "Aeromechanic Analysis of a Missile with Freely Spinning Tailfins", AIAA-2003-3672
  3. Falanga, R. A., "Supersonic Investigation of a Spinning and Nonspinning Model of a Cajun(or Apache) Rocket Vehicle With Roll-Control Tabs", NASA TN D-2576, 1965
  4. Allen, J. M., and Watson, C. B.,"Experimental Study at Low Supersonic Speeds", AIAA-1944-83-2081
  5. Murman, S. M., "Cartesian-Grid Simulations of a Canard-Controlled Missile with a Spinning Tail", AIAA-2003-3670
  6. Blair, A. B., "Wind-Tunnel Investigation at Supersonic Speeds of a Canard- Controlled Missile With Fixed and Free- Rolling Tailfins", NASA TP 1316, 1978
  7. Blair, A. B., Allen, J. M., and Hernadez, G., "Effect of Tail-Fin Span on Stability and Control Characteristics of a Canard-Controlled Missile at Supersonic Mach Numbers", NASA TP 2157, 1983
  8. Blake, W. B., Missile DATCOM User's Manual - 1997 Fortran 90 Revision, USAF, 1998
  9. Vukelich, S. R., Stoy, S. L., Burns, K. A., Castillo, J. A., and Moore, M. E., "Missile DATCOM Volume I-Final Report", AFWAL-TR-86-3091, 1988
  10. Moore, F. G., Approximate Methods for Weapon Aerodynamics, AIAA, 2000
  11. 한명신, 명노신, 조태환, 황종선, 박찬혁, "Semi-Empirical 기법을 이용한 미사일 형상의 공력특성 해석", 한국항공우주학회지, 제 33권 제 3호, 2005
  12. Lesieutre, D. J., and Dillenius, M., "Recent Applications and Improvements to the Engineering-Level Aerodynamic Prediction Software MISL3", AIAA-2002-0275
  13. Lesieutre, D. J., and Dillenius, M., "Prediction of the Nonlinear Aerodynamic Characteristics of Tandem-Control and Rolling-Tail Missiles", AIAA-2002-4511
  14. ESI CFD, Inc., CFD-FASTRAN Theory Manual-Version 2007, Cummings Research Park

Cited by

  1. A Prediction Study on the Roll Lock-in Phenomena of Freely Spinning Tailfins vol.38, pp.9, 2010, https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.9.849