بررسی عددی تأثیر زاویة عقبگرد بالک مشبک بر ضرایب استاتیکی و دینامیکی چرخشی در رژیم جریان مافوق صوت

بالک در یک پرنده وظیفة پایداری و کنترل را برعهده دارد که ممکن است به‌صورت مسطح یا مشبک باشد. بالک مشبک از صفحات متقاطعی که در یک قاب قرار گرفته­ تشکیل شده و برخلاف بالک­های مسطح، عمود بر مسیر جریان قرار می­گیرد. در رژیم جریان مافوق صوت، به‌دلیل گشتاور لولای بالای بالک مسطح، به‌تازگی بیشتر توجه طراحان به‌سمت بالک مشبک رفته است. به‌دلیل کوچک‌بودن طول وتر بالک مشبک نسبت به مسطح، ضریب دینامیکی رول پایینی دارد که در پایداری چرخشی پرنده مهم است. بنابراین طراحی بالک مشبک با نیروی محوری پایین و ضریب دینامیکی رول بالا مهم است. در این مقاله با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی تأثیر زاویة عقبگرد بالک مشبک بر ضرایب استاتیکی و دینامیکی رول در رژیم جریان مافوق صوت بررسی شده است. ابتدا شبیه­سازی دو هندسه، که نتایج آزمایشگاهی برای آنها موجود بود، انجام و شبکة بهینه و مدل آشفتگی مناسب انتخاب شده است. شبیه­سازی برای استخراج ضرایب استاتیکی به‌صورت پایا و برای ضریب دینامیکی به‌صورت ناپایا انجام شده است. نمودارهای مربوط به ضریب نیروی محوری، شیب ضریب نیروی عمودی و ضریب دینامیکی رول به ازای زوایای عقبگرد مختلف در ماخ­های پروازی 1/1، 1/5 و 2 آورده شده است. نتایج نشان می­دهد که تأثیر زاویة عقبگرد بالک وابسته به عدد ماخ پروازی است. در ماخ پروازی پایین زاویة عقبگرد، عملکرد بالک را بهبود می­بخشد، اما در عدد ماخ بالا سبب تضعیف عملکرد ائرودینامیکی بالک می­شود.