Optimización Aerodinámica del Cohete SLAM PAMPERO con la Aplicación de Métodos Numéricos de Cálculo

Abstract

Un cohete de artillería tiene como objetivo transportar una ojiva con carga útil a la máxima distancia posible y con la mejor precisión. Para ello cuenta con una estructura, con aletas estabilizadoras, más una ojiva y un motor cohete de combustible sólido que le provee la propulsión necesaria para la misión. En este trabajo se expone la optimización aerodinámica del cohete de artillería SLAM PAMPERO calibre 105 mm., de características balísticas conocidas, provisto y en servicio activo en el Ejército Argentino desde hace más de 30 años. Se determinó la variación del coeficiente de resistencia en función del número Mach y con ello se redefinió la trayectoria en forma analítica, para validar los resultados al compararlos con los delimitados en la tabla de tiro de cohete. Una vez caracterizadas las componentes que provocan una mayor influencia en la resistencia aerodinámica durante el vuelo (ojiva, alojamiento de aletas y parte posterior o culote), se realizó un estudio de optimización sobre cada una de ellas. Se propusieron distintos perfiles de ojiva y ángulos de chaflán del culote a fin de incrementar el alcance máximo preestablecido. Además, se analizó el flujo en diversas cavidades, de manera de obtener el mejor perfil del rebaje de alojamiento de las aletas estabilizadoras para que disminuya su resistencia aerodinámica. Para la determinación de los coeficientes aerodinámicos se emplearon distintas metodologías de cálculo. En primer lugar se utilizó el código computacional semiempirico Missile DATCOM, para proseguir las determinaciones con el método numérico de paneles PAN AIR. Finalmente se resolvió la configuración completa del cohete a través de un programa de Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) utilizando el método de volúmenes finitos. En todos los casos se contrastaron los valores resultantes con aquellos originales analíticos y teóricos. Como resultado concluyente, se logró determinar una serie de perfeccionamientos en las antedichas geometrías que justifican su instrumentación para lograr una trayectoria con un alcance superior al del cohete original.