فهرست مطالب

علوم و فناوری فضایی - سال دهم شماره 2 (پیاپی 31، تابستان 1396)
  • سال دهم شماره 2 (پیاپی 31، تابستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/06/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فرشاد شاملو*، ابوالقاسم نقاش صفحات 1-8
    در این مقاله هدف ارائه دیدگاه متفاوتی در مبحث پیش بینی موقعیت مداری ماهواره است. دیدگاه روش های فعلی دیدگاه جزئی نگر است که عوامل موثر را به صورت مجزا به محاسبات اعمال می کند. این روش ها مبتنی بر معادله حرکت کپلری و مهم ترین اغتشاشات وارد به ماهواره می باشند. دیدگاه پیشنهادی این مقاله دیدگاه کلی نگر است که دیدگاه متفاوت و نوینی در این مبحث به شمار می آید. این روش با استفاده از داده های مشاهداتی و هوش مصنوعی محقق می شود که به صورت غیر مستقیم و ضمنی معادله حرکت کپلری و تمامی اغتشاشات موجود -چه آن هایی که قابل مدل سازی بوده و چه آن هایی که هنوز امکان مدل سازی ندارند- در محاسبات اعمال می شود. این روش علاوه بر داشتن مزیت های روش های موجود، مزیت های دیگری هم دارد. مهم ترین مزیت این روش عدم نیاز به محاسبه مدل های اغتشاشات مداری است. با استفاده از این روش به نتیجه های قابل قبولی رسیده ایم به طوری که در پیش بینی چهارده روز برای المان های دو خطی، میانگین درصد خطا در حد 1/0 درصد و کمتر بوده است و براین باور هستیم که می توان به نتایج بهتری نیز رسید.
    کلیدواژگان: پیش بینی، شبکه عصبی مصنوعی، سری های زمانی، موقعیت مداری، المان های دو خطی
  • سهند مجیدی، مصطفی اسماعیلی * صفحات 9-21
    در مقاله حاضر، پدیده تلاطم سیال در یک مخزن نیمه پر تحت اثر شتاب های جانبی (سرج) و زاویه ای (پیچ) به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. یک الگوریتم عددی براساس تکنیک کسر حجمی استفاده شده تا رفتار غیر خطی تلاطم سیال و درنتیجه تعقیب سطح آزاد سیال و نحوه اثر شتاب های جانبی و زاویه ای بر روی آن شبیه سازی شود. به منظور بهبود کیفیت تسخیر سطح مشترک دو فاز از روش افزایش انسجام THINC در کد عددی موجود بهره گرفته شده است. ضمنا، به منظور اعتبار سنجی حل عددی، جابجایی سطح آزاد برای تلاطم سیال تحت اثر شتاب جانبی با در نظر گرفتن فرکانس ارتعاشات در دو حالت تشدید و دور از تشدید با نتایج آزمایشگاهی و حل تحلیلی مقایسه شده است. ضمنا، فشار بر روی دیواره برای تلاطم سیال تحت اثر شتاب زاویه ای برای دو حالت با و بدون صفحات میراکننده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: تلاطم غیر خطی، مخزن، روش کسر حجمی، تشدید، صفحات نگهدارنده
  • حسین مهدوی مقدم *، محمد هادی حامدی صفحات 23-32
    استفاده از نازل های دارای دو گلوگاه و تزریق جریان ثانویه از بالادست گلوگاه، روشی نوین برای کنترل بردار تراست است. به طوری که، این روش بدون تاثیر منفی در عملکرد نازل، از بازدهی بالایی برخوردار است. هدف این تحقیق، طراحی سیستم کنترل بردار تراست با استفاده از این روش برای میکرو توربین «تیتان» است. با توجه به کاربرد وسیع این موتور در پروژه های تحقیقاتی و دانشگاهی، مطالعه حاضر موجب کسب دانش و تجربه برای طراحی سیستم کنترل بردار تراست موتورهای بزرگتر شود. بدین منظور نازل دارای دو گلوگاه برای این موتور بر مبنای آنالوژی هندسی با نازل بهینه ناسا طراحی شد. همچنین، پارامترهای اساسی سیستم کنترل بردار تراست از جمله ضریب تخلیه، ضریب تراست، مقدار زاویه انحراف جریان و بازدهی سیستم مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده از هندسه طراحی شده، صحت عملکرد این سیستم را در منحرف کردن بردار تراست مطابق با نیازمندی های طراحی نشان می دهد. نازل دارای دو گلوگاه طراحی شده قادر است با تزریق 10% جریان ثانویه نسبت به جریان اولیه، بردار تراست خروجی موتور را به مقدار 18 درجه منحرف نماید.
    کلیدواژگان: سیستم کنترل بردار تراست، موتور میکروجت، نازل دو گلوگاهه، آنالوژی هندسی
  • مسعود ابراهیمی کچویی*، محمدولی ارباب میر، محمد نوروز صفحات 33-52
    خطای سیستم ناوبری اینرسی به علت خطاهای حسگرهای آن، با افزایش زمان، زیاد می شود. معمولا برای جلوگیری از رشد خطای سیستم ناوبری، این سیستم را با حسگر یا سامانه های کمکی تلفیق می کنند؛ که مهم ترین سامانه کمکی، سامانه ماهواره ای ناوبری جهانی است. به دلیل امکان قطع سامانه ماهواره ای ناوبری جهانی یا معتبر نبودن اطلاعات آن، از حسگرهای کمکی دیگر در زمان قطع سامانه ماهواره ای ناوبری جهانی برای افزایش دقت سیستم ناوبری اینرسی استفاده می شود. در این مقاله، به بررسی انواع روش های استفاده شده از دوربین تصویربردار برای ناوبری یا افزایش دقت سیستم ناوبری اینرسی انواع پرنده های بدون سرنشین، پرداخته شده است. پس از مرور مقالات در حوزه ناوبری تصویری در پرنده های بدون سرنشین، دسته بندی مناسبی برای انواع روش های ناوبری تصویری ارائه شده و روند توسعه این روش ها بررسی شده است. در پرنده های بدون سرنشین ناوبری تصویری بیشتر بر اساس تکنیک های: نقشه متریک، شار نوری، ردیابی مشخصه ها، ادومتری و سیستم های ناوبری تصویری مبتنی بر تشکیل و استفاده هم زمان نقشه، انجام شده است.
    کلیدواژگان: سیستم ناوبری اینرسی، ناوبری تصویری، تخمین گر، پرنده بدون سرنشین
  • حجت طایی*، منصور حضوری، امیرحسین آدمی صفحات 53-63
    سامانه پیشرانش هیدرازینی از پرکاربردترین سامانه های پیشرانش تک مولفه ای است. این سامانه هزینه پایین و جرم کمی دارد و به دلیل ضربه مخصوص بالا و واکنش پذیری سریعی که از خود نشان می دهد در کنترل ماهواره ها و ماهواره برها استفاده می شود. در پژوهش حاضر به طراحی بهینه یک سامانه پیشرانش تک مولفه ای هیدرازینی با اهداف به حداقل رساندن جرم و حداکثر کردن ضربه کل در چارچوب روش بهینه سازی طراحی چندموضوعی و روش ترتیبی پرداخته شده است. ضمن اینکه اصول روش طراحی چندموضوعی و ترتیبی در این مقاله بیان شده است؛ سعی شده تا تاثیر المان های مختلف را روی اهداف طراحی بررسی کرده و مقدار بهینه به دست آمده در هر کدام از ساختارهای طراحی را از جوانب مختلف مقایسه کنیم. شایان ذکر است روند طراحی به دو صورت تک هدفی و دو هدفی صورت گرفته است؛ که از این زاویه نیز روش طراحی بهینه چند موضوعی با روش طراحی ترتیبی برای سامانه پیشرانش تک مولفه ای هیدرازینی مقایسه می شود.
    کلیدواژگان: سامانه پیشرانش تک مولفه ای هیدرازینی، بهینه سازی طراحی چندموضوعی، طراحی ترتیبی
  • محمد مومیوند*، حسن محمدخانی، جواد حیدری، سیدمحمدحسین واعظی صفحات 65-72
    به دست آوردن ضرایب آیرودینامیکی و مشتقات کنترل و پایداری نقش مهمی را در طراحی وسایل پرنده ایفا می نماید. بیشترین کاربرد این ضرایب در شبیه سازی مسیر پروازی و تعیین تغییرات سرعت دورانی راکت و طراحی سیستم هدایت و کنترل پرنده های هدایت شونده می باشد. در این مقاله، به نحوه محاسبه ضریب دمپینگ چرخش مدل استاندارد بیسیک فینر در ماخ ها و زوایای حمله مختلف با استفاده از روش عددی شبکه سرشی پرداخته شده است. همچنین، اثر پارامترهای تاثیر گذار مانند دامنه و دوره تناوب (فرکانس) نوسان، گام زمانی حل عددی و تعداد تکرار در هر گام زمانی برای تعیین ضرایب میرایی گشتاور چرخش بررسی شده است. مدل سازی و شبکه بندی هندسه توسط نرم افزار آی سی ام سی اف دی و تحلیل جریان به وسیله نرم افزار انسیس فلوئنت انجام شده است. در این شبیه سازی از معادلات جریان اویلر، تراکم پذیر و ناپایا استفاده و برای حل عددی از روش حجم محدود و حل کننده بر مبنای چگالی با فرمول بندی صریح و دقت مرتبه اول بهره گرفته شده است. برای ارزیابی صحت نتایج حاصل از روش عددی، مقایسه ای با داده های تست تجربی و کد مهندسی MD صورت گرفته است که نشان می دهد، نتایج به دست آمده از دقت خوبی نسبت به داده های تجربی برخوردار است.
    کلیدواژگان: تحلیل عددی، ضریب میرایی چرخش، دامنه و دوره تناوب نوسان، گام زمانی، داده های تجربی
|
  • Farshad Shamlu*, Abolghasem Naghash Pages 1-8
    In this study, a different approach to the prediction of satellite position is introduced. All methods are based on the Kepler’s laws of planetary motion and the orbital perturbations such as the Earth’s oblateness, atmospheric drag, third-body perturbation and the solar-radiation pressure. All these perturbations are modeled and are included separately in the equation. However, this paper offers a new view of the prediction which suggests the use of artificial neural networks and observation data. The advantage of this method is based on the usage of observation data, so that all disturbances are taken into account and there is no need to use perturbation models. For this reason, the use of the TLE as the most reachable actual data is considered. Comparison of the output of this method with actual data shows the accuracy of the proposed method which is very high.
    Keywords: Prediction, Artificial Neural Networks, time series, Satellite Position, TLE
  • Sahand Majidi, Mostafa Esmaili * Pages 9-21
    Liquid sloshing of a partially filled container subject to surge and pitch motions is numerically investigated using a sophisticated numerical algorithm. The algorithm is developed based on the finite volume methodology and volume of fluid (VOF) technique is utilized to capture the interface evolution and deformation. Also, the interface capturing quality of the developed flow solver is enhanced due to its coupling to THINC interface sharpening technique. The numerical results are validated through the comparison of the interface deformation amplitude and the frequency with the available experimental and analytical data for liquid sloshing caused by lateral sinusoidal accelerations with resonance and non-resonance frequencies. Moreover, liquid sloshing due to angular excitations are studied for two different tank geometries with and without damping baffles. The resulting pressure oscillations of the pressure exerted on the side walls are monitored and compared to the experimental data.
    Keywords: Non-linear sloshing, Container, Volume of fluid technique, Resonance, Damping baffles
  • Hossein Mahdavy-Moghaddam*, Mohammad Hadi Hamedi Pages 23-32
    Recently, a novel technique using dual throat nozzles is introduced for thrust vectoring applications. The present paper discusses this new technique. All thrust vectoring techniques are evaluated with some common parameters: nozzle discharge coefficient, system thrust ratio, thrust vector angle and thrust vectoring efficiency. For a given micro turbine nozzle geometry, a double throat nozzle is designed using dimensional scaling or geometrical analogy. Then, by comparing the results obtained from a designed geometry for discharge coefficient, thrust vector angle and thrust vector efficiency, the DTN performance is reported. The designed DTN deflected the vector angle of 18 degrees with the fluidic injection flow rate equal to 10 percent of the primary flow rate.
    Keywords: Thrust vector control, Geometrical analogy, Micro-turbine, Dual throat nozzle
  • Masoud Ebrahimi Kachoie*, Mohammadvali Arbabmir, Mohammad Norouz Pages 33-52
    Inertial navigation system error increases due to sensor errors with the increase in time. Usually, to prevent the growth of navigation system error, inertial navigation systems are integrated with sensors or auxiliary systems. The importantly aided system is GNSS. Because of GNSS outage or its invalidity, the other auxiliary sensors are used to increase the accuracy of the inertial navigation system. In this article, the types of methods which are used by imaging camera for navigation or for the accuracy improvement of an inertial navigation system for UAVs are discussed. After reviewing the literature in the field of vision navigation in UAVs, the proper classification for vision navigation methods and the development of these methods are presented. In UAVs, the vision navigation techniques are based more on Map metric, optical flow, feature tracking, odometers and simultaneous localization and mapping.
    Keywords: Inertial Navigation System, Vision Navigation, Estimator, UAV
  • Hojat Taei *, Mansour Hozuri, Amirhossain Adami Pages 53-63
    The hydrazine propulsion system is one of the most widely used monopropellant propulsion systems. This low-cost and low mass system is used for the attitude control of satellites due to its high specificity and rapid response.For this purpose, in the present study, an optimal design of a hydrazine monopropellant propulsion system with the aim of minimization of total mass and maximization of total impulse in the framework of multidisciplinary design optimization and sequential design method is considered. In addition, the principles of multidisciplinary and sequential design are described in this paper. It has been tried to examine the impact of different elements on design goals and compare the optimal value obtained in each of the design structures from different aspects. It should be noted that the design process is accomplished in two ways, i.e. single-objective and multi-objective, and the optimal multidisciplinary design method is compared with the sequential design method for the hydrazine monopropellant propulsion system.
    Keywords: Hydrazine monopropellant propulsion system, Multidisciplinary design optimization, Sequential design
  • Mohammad Moumivand*, Hasan Mohammadkhani, Javad Heydari, Mohammad Hosein Vaezi Pages 65-72
    Determining aerodynamic coefficients and control and stability derivatives play an important role in the development of flight vehicles. In this paper, roll damping coefficient of BASIC FINNER standard model is determined at different attack angles and with various Mach numbers using numerical Sliding Mesh method. Also, the impact of the effective parameters such as amplitude and frequency of oscillation, time step and number of iteration in each step in numerical solution are investigated to determine the roll damping coefficients. Geometry modeling and grid generation and the flow analysis are done by ANSYS CFX and ANSYS FLUENT software, respectively. In this simulation, Euler’s flow equations, compressible and unsteady flow, finite volume method and density based solver with explicit formulation and first-order accuracy for a numerical solution are used. To evaluate the results of a numerical study, a comparison is made between the experimental data and MD results, indicating that the results have a good accuracy.
    Keywords: Numerical analysis, Roll damping coefficient, Amplitude, frequency of oscillation, Time step, Experimental data