Burun konisi tasarımı

Sıkışabilir akışkan bir ortamda yol alan herhangi bir araç ya da gövde (roket ya da uçak, füze ya da mermi gibi)ye ait burun konisi kısmının aerodinamik tasarımındaki, önemli bir problem burun konisinin geometrik şeklinin belirlenmesidir . Burun konisinin şekli optimum performans için gereklidir. Dönel katı cisim şekil  tanımlamasının gerektiği işler gibi birçok uygulamalar, akışkan bir ortamda çok hızlı hareket eden böyle bir cismin karşılaşacağı direncin en aza indirilmesini gerektirir.

Genel boyutlar

Aşağıdaki burun konisi şekli denklemlerinin tümünde, L burun konisinin toplam uzunluğu ve R burun konisi tabanının yarıçapıdır. y, burun konisinin ucundan L ye kadar değişiklik gösteren herhangi bir x noktasının yarıçapıdır. Denklemler burun konisi şeklinin iki boyutlu profilini tanımlar. Profilin eksen (C/L) etrafında döndürülmesiyle burun konisinin tam bir dönel katı cismi oluşur. Denklemlerin 'mükemmel'  bir burun şeklini tanımladığı unutulmamalıdır. Burun konilerinin ucu gerçekte, imalat ya da aerodinamik nedenlerden dolayı çoğu kez küt ya da kesilmiş olmaktadır.

Von Kármán

Haack serisi verilen boy ve çap için( LD-Haack), minimum sürüklenmeyi verir ve genellikle Von Kármán ya da Von Kármán Ojiv olarak bilinir.

Aerospik

Sürüklemeyi azaltıcı aerospik başlığına bakınız.

Burun konisi sürüklenme özellikleri

Uçak ve roketler için, 0.8 Mach’in altında, burun basınç sürüklemesi esasen tüm şekiller için sıfırdır. En önemli faktör olan yüzey sürtünme sürüklemesi, büyük ölçüde şekildeki yüzeyin düzgünlüğüne ve yüzey kusurlarının varlığına (ıslak alan)a bağlıdır. Örneğin,  sesaltı roketler için genellikle kısa, küt, düzgün bir eliptik şekil tercih edilir. Basınç sürüklenmesinin önemli ölçüde arttığı transonik ve ötesi alanlarda, sürükleme üzerine burun şeklinin etkisi çok önemli olmaktadır. Basınç sürüklemesini etkileyen faktörler burun konisinin genel şekli olan, incelik oranı ve düzgünlük oranıdır.

Genel şeklin etkisi

Burun konisi tasarımı ile ilgili birçok referanslar, farklı uçuş rejimlerindeki çeşitli burun şekillerinin sürüklenme özelliklerini karşılaştıran deneysel veriler içerir. Burada sunulan grafik bu verileri en kapsamlı ve kullanışlı olarak göstermektedir.  Bu grafik diğer referanslarla daha da ayrıntılı hale getirilebilinirse de diğer referanslarda daha az kapsamlı veriler bulunmaktadır (özellikle USAF Datcom).
Birçok burun konisi tasarımlarında, en büyük sıkıntı 0.8 - 1.2 Mach arasındaki hıza sahip olan transonik bölgedeki uçuş performansıdır. Transonik bölgedeki değişik şekiller için mevcut veri olmamasına rağmen, tablo Von Kármán şeklini ya da n = ½ olan Kuvvet Serisi şeklini açıkça göstermektedir. Bu uçuş için konik ya da ojiv şekiller, daha uygun olacaktır.
Bu gözlem, ses duvarını aşmak için, konik bir burun konisinin uygun olduğunu sıklıkla iddia eden genel kanının aksi bir durumunu yansıtmaktadır. Transonik bölge için en iyi hale getirilen burun şekillerinin örnekleri belki de savaş uçaklarında olmasına rağmen burun şekilleri, hava girişleri ve uçakların elektronik sistemlerinden dolayı çoğu kez bozulmuştur. Örneğin, bir F-16 burnu Von Karman şekline çok benzemektedir.

İncelik oranının etkisi

Bir burun konisinin boyunun taban çapına oranı incelik oranı olarak adlandırılır. Bu terim, kanatlar ve kanatçıklara uygulansa da bazen kanat açıklık oranı adı da verilmektedir. İncelik oranı çoğu kez aracın bütün boyu ve çapı dikkate alınarak tamamına uygulanır. Boy/çap oranına çoğu kez burun konisinin ölçüsü de denir. Süpersonik hızlarda, incelik oranı özellikle düşük oranlarda burun konisi dalga sürüklemesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olsa da 5:1 oranının ötesindeki artan oranlar için çok az ek kazanç vardır. İncelik oranının artması ile, ıslak alan ve bu nedenle sürükleme bileşeni olan yüzey sürtünmesi  artacaktır. Bu nedenle, azalan dalga sürüklemesi  ve artan yüzey sürtünme sürüklemesi arasında oluşan bir değiş tokuşla en sonunda minimum sürükleme incelik oranı ortaya çıkacaktır.