Numerical simulation of aerodynamic heating for high-speed projectiles

Moderna KE-penetratorer har förmågan att tränga igenom upp till metertjockt pansar, vilket ställer nya krav på mycket avancerade pansarkonstruktioner och motmedel. Framgången för sensoraktiverade motmedel beror i hög grad på noggrannheten hos sensorerna avseende både läge och hastighet hos inkommande hot. Räckvidden, hastigheten och banparametrarna uppskattas utifrån signaturen hos projektilen. IR-signaturer, särskilt ett visst band i strålningsspektrat, är av stort intresse. IR-signaturen bestäms av temperaturen och sammansätttningen i strömningen i närheten av KE-penetrationen, dvs i projektilens gränsskikt. För att förstå fysiken bakom strömningen kring höghastighetsprojektiler i allmänhet, och KE-penetratorer i synnerhet, och för att förklara egenskaper hos överljudsaerodynamik har en kompressibel Navier-Stokeslösare utvecklats för överljudsaerodynamik. Koden löser Navier-Stokes ekvationer inklusive turbulens och stötvågor med hjälp av en andra ordningens finita-volymsmetod. Koden har validerats mot experimentella data från strömningen kring en halvsfär. För att studera strömningen kring en KE-projektil har simuleringar vid olika Machtal utförts och strömningen har undersökts noggrant, med särskild tonvikt på överljudsaerodynamiken inklusive aerodynamisk upphettning, dissociationseffekter och IR-signaturer. Resultat av det här slaget kan användas för att förbättra konstruktionen av svenska vapen och för att utvärdera karakteristika hos potentiella fientliga projektiler - existerande eller under utveckling.