Investigation of Length and Velocity Variation Effects on Unsteady Separation of Parallel Boosters

HadiDoolabi, M.; Gorji, A.M.; Tajik, H.R.

Investigation of Length and Velocity Variation Effects on Unsteady Separation of Parallel Boosters

Authors

M. HadiDoolabi

A.M. Gorji

H.R. Tajik

Abstract

This study, focuses to simulate separation process in different launchers numerically using fluent software. In present case, an aerodynamic equations coupled with rigid body dynamics, because of resultant aerodynamic forces and gravity, is developed to simulate the detachment motion of strap-on boosters. As can be seen from the results, by changing in booster elongation and changing in operation mach number and the effect of expansion waves from the core rocket and the booster, separation trajectory follows safe separation or collision between core and booster.

Keywords

launcher

Separation

Parallel boosters

UDF

Article Title Persian

بررسی اثرات طول بوستر و سرعت در جدایش غیردائم و آزاد بوسترهای موازی در حامل ماهواره

Authors Persian

مصطفی هادی دولابی

علی محمد گرجی

حمیدرضا تاجیک

Abstract Persian

در این مقاله، تحلیل جامعی در شبیه‌سازی آیرودینامیکی و دینامیکی جدایش بوستر در ماهواره‌برهای شامل بوسترهای موازی با استفاده از نرم افزارهای موجود انجام گرفته است. در این شبیه‌سازی، معادلات شش درجه آزادی و معادلات حاکم بر جریان به صورت کوپل و هم زمان حل شده‌اند. بررسی کاملی روی اثرات طول بوستر و سرعت ماهواره بر در لحظة جدایش انجام شده و نتایج حاصل نشان‌دهندة آن است که اثرات امواج شوک و انبساطی حاصل از بدنة اصلی روی بوستر، مسیر حرکت بوستر را به گونه‌ای تعیین می‌نماید که یا منجر به برخورد بوستر با موشک حامل و در نهایت یک جدایش ناایمن شده یا اینکه جدایش ایمن را به همراه دارد.

Keywords Persian

ماهواره بر

جدایش

بوستر موازی

تابع تعریف شده توسط کاربر

Formaggia, L., Peraire, J. and Morgan, K., "Simulation of a Store Separation Using the Finite Element Method," Applied Mathemathical Modeling, Vol. 12, Issue 2, 1988, pages 175-181.
Meakin, R. L. and Suhs, N. E., "Unsteady Aerodynamic Simulation of Multiple Bodies in Relative Motion," AIAA Paper 89-1996cp, AIAA 9^th CFD Conference, Buffalo, NY, 1989.
Singh, K.P. and Baysal, O., "Unstructured Method for Flows Past Bodies in General Three-Dimensional Relative Motion,” AIAA Journal, Vol. 39, No. 2, 2001.
Stephen Taylor and Johnson C. T. Wang, "Launch-Vehicle Simulations Using a Concurrent, Implicit Navier-Stokes Solver", Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 33, No. 5, 1996, pp. 601-606.
Lochan, R. and Adimurthy, V., "Separation Dynamics of Strp-on Boosters in the Atmosphere," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 200, No. 4, 1997, pp. 633-639.
Moraes, P. "Experimental Investigation of the Base Flow an Pressure of a Clustered Launch Vehicle," Acta Astronautica, Vol. 48, Issue 5, 2001, pp. 485-489.
Choi, S., Kim, Ch. and Rho, O. H. "Numerical Analysis on Separation Dynamics of Strap-on Boosters in the Atmosphere," Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 39, No. 3, 2002, pp. 439-446.
Ko, S. H., Kim, Ch. and Kim, K. H., "Separation Analysis of Strap-ons in the Multi-stage Launch Vehicle Using the Grid Computing Technique," 44^th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2006, p. 277.
Ko, S. H., Kim, Ch. "Separation Motion of Strap-On Boosters with Base Flow and Turbulence Effects," Journal of Spacecraft and Rockets, 45, No. 3, 2008, pp. 485-494.
Naghib-Lahouti, A., Nejat, A. and Khadivi, T. "Parametric Analysis of Aerodynamic Characteristics of Launch Vehicles with Strap-on Boosters," 23^rd International Congress of Aeronautical Sciences; Proceedings, Toronto, Canada, 8-13, 2002