Raylı elektromanyetik silahlarda mühimmat geometrisinin atışa etkisi

Abstract

Yüksek Mach sayılı uçuşlarda mühimmat geometrisinin düzenleniş biçimi, uçuşanında oluşan sınır tabakanın daha yavaş uçuşlardakine nazaran mühimmat yüzeyinedaha yakın oluşması ve yüksek türbülanslar ile karşılaşılması sebebi ile mühimmattasarımı yapılırken birçok geometrinin modellenmesi ve mümkün olan en düşüksürüklenme katsayısının (drag coefficient) bulunarak mühimmatın olası en düşük hızkaybı ile hedef ile buluşması gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında 2000 m/sn namluçıkış hızına sahip bir raylı elektromanyetik silah mühimmatının çeşitli geometrilerdemodellemesi yapılarak tanımlanan dış koşullarda en düşük sürüklenme katsayısınınhangi geometride sağlandığı araştırılmıştır. Yapılan inceleme esnasında mühimmatınyatay durumda (0 hücum açısında) olduğu, sürecin adyabatik geliştiği ve mühimmatınsimetrik olması sebebiyle mühimmata herhangi bir kaldırma kuvveti veya magnuskuvveti etkimediği varsayılmıştır. Günümüzde bu tip analizler hesaplamalı akışkanlardinamiği programları vasıtası ile yapılmaktadır. Bu programlar istenen geometriyi birörüntü (mesh) şeklinde oluşturarak, Navier-Stokes denklemlerini numerik olarakçözmektedir. Benzer çalışmalar incelenerek, analizlerdeki akış hızında güvenilirsonuçlar elde edildiği literatürde tespit edilen Spalart-Allmaras metodu kullanılmıştır.İncelenen problem literatür bölümünde bulunan birden fazla geometrinin incelendiğiçalışmalarda olduğu gibi kaynakların daha efektif kullanılması amacıyla iki boyutluolarak incelenmiştir. İcra edilen bu çalışma ile bu tip bir silahta kullanılabilecekmühimmatların akış açısından karşılaştırılmasının yapılması ve küt burunlumühimmat kullanılması durumunda akışın nasıl etkilendiğinin araştırılmasıamaçlanmıştır. Analiz sonucunda ogival burun geometrili ve flare kuyruk geometrilimühimmatın incelenen mühimmatlar arasında en düşük sürüklenme katsayısına sahipolduğu gözlemlenmiştir.Anahtar Sözcükler: Raylı Elektromanyetik Top, Raylı Elektromanyetik Top Mühimmatı, Sürüklenme Katsayısı, Yüksek Mach Sayılarında Dış Akış, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği.

The way the ammunition geometry is arranged in high Mach number flights, theboundary layer formed during flight is closer to the ammunition surface than in slowerflights, and high turbulences are encountered. Due to this reason, while designing theammunition, it is necessary to model many geometries and find the lowest possibledrag coefficient to meet the target with the lowest possible speed loss. Within the scopeof this study, a railgun ammunition with a muzzle velocity of 2000 m/s was modeledin various geometries and it was investigated in which geometry has the lowest dragcoefficient was achieved in the defined external conditions. During the examination,it was assumed that the ammunition was horizontal (at 0 angle of attack), the processdeveloped adiabatic, and because the ammunition was symmetrical, no lift or magnusforce acted on the ammunition. Nowadays, this type of analysis is done throughcomputational fluid dynamics programs. These programs create the desired geometryas a mesh and solve the Navier-Stokes equations numerically. By examining similarstudies, the Spalart-Allmaras method, which was determined in the literature, was usedto obtain reliable results in the flow rate in the analysis. The problem examined wasexamined in two dimensions in order to use the resources more effectively, as in thestudies in the literature section in which more than one geometry was examined. Withthis study, it is aimed to compare the flow of ammunition that can be used in this typeof weapon and to investigate how the flow is affected in the case of using blunt-nosedammunition. As a result of the analysis, it was observed that the ammunition withogival nose geometry and flare tail geometry had the lowest drag coefficient amongthe examined ammunition.Keywords: Railgun, Railgun Projectile, Drag Coefficient, External Flow at High Mach Numbers, Computational Fluid Dynamics.