فهرست مطالب

نشریه دانش و فناوری هوافضا
سال هفتم شماره 2 (پاییز و زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/10/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • رضا ابراهیمی، مصطفی غیور*، حشمت الله محمدخان لو صفحات 7-21
    در بسیاری از سیستم های دوار همچون موتورهای جت، برای انتقال توان بین قسمت های فشار بالا و فشار پایین توربین و کمپرسور از سیستم روتور هم محور استفاده می شود. در این مقاله تحلیل آشوبناک یک سیستم روتور هم محور تعلیق شده به صورت مغناطیسی در یاتاقان های کمکی ارائه شده است که شامل ممان های ژیروسکوپی دیسک ها و کوپلینگ هندسی قطب های مغناطیسی است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حرکت با استفاده از معادلات لاگرانژ استخراج و با روش عددی رونگ - کوتا حل شده اند. سپس آثار اصطکاک و لقی در یاتاقان های کمکی روی ارتعاشات آشوبناک سیستم روتور هم محور - یاتاقان مغناطیسی فعال، با استفاده از مسیرهای مداری، طیف توان، مقاطع پوانکاره، نمودارهای دوشاخگی و ماکزیمم نماهای لیاپانوف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با تغییر این پارامترها، دینامیک سیستم می تواند به طور قابل ملاحظه ای تحت تاثیر قرار گیرد؛ به طوری که پاسخ های سیستم پدیده های دینامیک غیرخطی متنوعی را از جمله آشوب و پرش آشکار می کنند. همچنین با توجه به نتایج تحلیل، برخی مقادیر آستانه ای را می توان در ارتباط با طراحی پارامترهای مناسب برای این سیستم به دست آورد.
    کلیدواژگان: روتور هم محور، یاتاقان مغناطیسی فعال، یاتاقان کمکی، دینامیک غیرخطی، دوشاخگی
  • علیرضا داودی نیک*، سیروس ریزه وندی، علی نگهبان برون صفحات 23-33
    در این پژوهش میزان بازگشت فنری بعد از خمکاری سه غلتکه و اثر عوامل مختلف از جمله اصطکاک، موقعیت مکانی غلتک جانبی، سرعت چرخش غلتک و درصد کاهش ضخامت ورق در اثر نورد پیش از خمکاری بر نسبت بازگشت فنری ورق آلیاژی آلومینیم بررسی شده است. بدین منظور شبیه سازی مدل اجزای محدود و شکل دهی غلتکی توسط نرم افزار آباکوس انجام شده است. غلتک ها به صورت جسم صلب و ورق به صورت یک ماده کشسان - مومسان همسانگرد با خاصیت پلاستیک خطی مدلسازی شده و ضریب اصطکاک بین ورق و تمامی سطوح که با ورق در تماس اند برابر فرض شده است. به منظور صحه سنجی، مقایسه ای بین داده های شبیه سازی با نتایج تجربی انجام شده است. برای به دست آوردن معادله ای جهت پیش بینی دقیق مقادیر شعاع خمکاری پس از بازگشت فنری با استفاده از نرم افزار اس. پی. اس. اس. به تحلیل رگرسیونی مقادیر شعاع پس از بازگشت فنری که از شبیه سازی اجزای محدود به دست آمده اند، پرداخته شده است. سپس اثر عوامل موثر بر شعاع خم و میزان بازگشت فنری مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با روش ارائه شده در این مقاله می توان پیش بینی دقیقی از اثر تغییرات پارامترهای خمکاری غلتکی بر نسبت بازگشت فنری داشت. در ادامه از این تکنیک برای تولید پوسته هایی با دو انحنای متفاوت استفاده شده است؛ زیرا خم هایی با انحنای متفاوت با جابه جایی موقعیت مکانی غلتک جانبی قابل تولید بوده و با دقت ابعادی بالاتری می تواند جایگزین بسیار مناسبی برای خمکاری درون قالب یا شکل دهی کشایی ورق در تولید پوسته بال و بدنه هواپیما باشد.
    کلیدواژگان: خمکاری غلتکی، بازگشت فنری، پوسته منحنی، شعاع متغیر، رگرسیون خطی
  • رضا محمدی پور، احسان زمانی*، محمدحسین پل صفحات 35-50
    در این مقاله به بررسی تحلیلی جذب انرژی و آسیب لایه لایه شدگی در صفحات نازک کامپوزیتی تقویت شده با نانوذرات تحت برخورد با سرعت بالا پرداخته شده است. مناطق مختلفی طی فرایند برخورد در صفحات نانوکامپوزیت در نظر گرفته شده که عبارت اند از ناحیه شکست، ناحیه تغییر شکل غیرخطی، ناحیه بدون تغییر شکل و ناحیه لایه لایه شدن. خواص مکانیکی مانند مدول کششی، کرنش شکست، مدول برشی، چقرمگی شکست و نیز مشخصات هندسی پرتابه و هدف به عنوان ورودی به مدل تحلیلی داده شده است. در ادامه، به کمک روابط تحلیلی و داده های ورودی خیز، کرنش ها و تنش های اطراف محل برخورد در هدف به دست آمده است. همچنین میزان انرژی های جذب شده در حالت های مختلف شکست و تغییرات انرژی جنبشی پرتابه و هدف در بازه های زمانی کوچک، شعاع ناحیه آسیب و انرژی لایه لایه شدگی و سرعت خروجی پرتابه تخمین زده شده است. در نهایت نتایج حاصل از مدل تحلیلی با نتایج تجربی برخورد با سرعت بالا روی صفحات نانوکامپوزیت مقایسه و تطابق خوبی مشاهده شده است. در انتها با توجه به نتایج به دست آمده اثر نانوذرات در بهبود خواص مکانیکی مواد کامپوزیت و بررسی مودهای مختلف شکست مورد بحث قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: برخورد با سرعت بالا، نانوکامپوزیت، جذب انرژی، آسیب لایه لایه شدگی
  • مالک طهوری، جعفر قیدر خلجانی*، محمدحسین کریمی گوارشکی صفحات 51-65
    همراه با توسعه فناوری، سیستم های پیچیده مهندسی به مرور جایگزین سیستم های سنتی شده اند. از ویژگی های اصلی این سیستم ها می توان به انجام عملیات در شرایط محیطی متنوع و ناشناخته اشاره کرد. مخاطرات موجود در محیط های ناشناخته ارزش فراهم شده توسط سیستم های پیچیده مهندسی برای ذینفعان را به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار می دهد، لذا توانمند سازی آنها برای عملیات در شرایط عدم قطعیت امری اجتناب ناپذیر است. در این مقاله اصول و قوانینی برای طراحی سیستم های پیچیده مهندسی ارائه شده است که با به کارگیری آنها می توان به توسعه سیستم هایی زیست پذیر در رویارویی با مخاطرات در شرایط ناشناخته پرداخت. همچنین به منظور اندازه گیری میزان زیست پذیری سیستم های پیچیده مهندسی یک مدل هفت مرحله ای ارائه شده است که از ویژگی های کلیدی و متمایزکننده آن می توان به توصیف عدم قطعیت در محیط عملیاتی، تحلیل چگونگی تاثیر عدم قطعیت بر مشخصات کارکردی و فیزیکی محصول و نهایتا مشخص نمودن قسمت هایی از ساختار سیستم که در شرایط عدم قطعیت بیشتر تحت تاثیر قرار می گیرند اشاره نمود. کاربردی بودن مفاهیم و مدل ارائه شده با استفاده از یک مثال موردی در خصوص یک سامانه سنجش از دور راداری نشان داده و نتایج آن تحلیل شده است.
    کلیدواژگان: سیستم های پیچیده مهندسی، زیست پذیری، اصول طراحی، عدم قطعیت، سامانه سنجش از دور راداری
  • محسن حوایی، مسعود ابراهیمی* صفحات 67-79
    هدایت تابعی روش مناسبی برای هدایت موشک های سوخت جامد و بدون خاموشی اجباری است. در این مقاله روش جدیدی بر مبنای هدایت تابعی برای موشکی با سوخت جامد، کنترل ائرودینامیکی و بدون خاموشی اجباری معرفی و با روش هدایت تابعی مقایسه شده است. در روش جدید، بعد از رسیدن موشک به شتاب حداکثر، زاویه بردار سرعت موشک به منظور جبران خطاهای فاز فعال به گونه ای اصلاح می شود که اصابت به هدف تضمین شود. بدین منظور قبل از پرتاب، اطلاعات مربوط به زمان، همراه با بردارهای موقعیت و سرعت های نامی در جدولی ذخیره می شوند. در این روش، به منظور محاسبه اختلاف مقادیر نامی و اغتشاشی، از مفاهیم جدیدی استفاده شده است که طبق آنها مقادیر ذخیره شده نامی به صورت اصلاح شده پس از شلیک مورد استفاده قرار می گیرند. روش هدایت با به کارگیری مشتقات جزئی مرتبه اول و دوم و پیاده سازی اشباع فرمان هدایت شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی در پرواز اغتشاشی با روش هدایت تابعی موجود مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین صحه گذاری الگوریتم هدایتی در حضور انواع اغتشاشات پروازی انجام شده است. در نتیجه شبیه سازی و مقایسه خروجی های روش هدایت تابعی جدید با روش قدیمی, مزایای روش جدید نسبت به روش قدیمی تشریح شده است.
    کلیدواژگان: هدایت تابعی، سوخت جامد، کنترل آئرودینامیک
  • امیر پورصادق سادات محله، مهدی پورقلی*، علیرضا یزدی زاده صفحات 81-96
    محاسبه نرخ تغییرات یا به عبارتی مشتق گیری از سیگنال های دیجیتال همواره از مهم ترین چالش های موجود در زمینه پردازش سیگنال های دیجیتال بوده است. این در حالی است که در کاربردهای مختلف به ناچار باید به مشتق گیری از سیگنال های دیجیتال پرداخت. در بسیاری از کاربردها استفاده از روش های مرسوم مشتق گیری ناکارآمد است و منجر به افزایش شدید خطا و نویز تا حدود چند ده برابر می شوند. در این مقاله محاسبه سرعت از روی داده های همراه با نویز و گسسته در متغیر حالت مکان با روش های مختلف از لحاظ تئوری و عملی بررسی و مقایسه و در ادامه بهترین روش محاسبه نرخ تغییرات (مشتق گیری) برای کاربرد مذکور استخراج شده است. با بررسی های انجام شده ملاحظه می شود که روش فیلتر کالمن مناسب ترین عملکرد را در کمینه کردن مجموع مربعات خطا برای کاربرد محاسبه مشتق از داده های جی. پی. اس. دارد و به خوبی با فیلتر مناسب داده ها آثار نویز و خطا را از بین می برد. استفاده از روش فیلتر کالمن دارای حالت گذرای مناسب نیست. این مشکل با اصلاح روش و به کارگیری فیلتر کالمن تطبیقی با وزن دهی مناسب به داده های عملکرد حالت گذرا را نیز تا حد خوبی بهبود داده است. نتایج حاصل از اعمال الگوریتم های مورد بحث روی داده های واقعی جی. پی. اس. برای استخراج بردار سرعت لحظه ای گزارش شده است.
    کلیدواژگان: پاسخ فرکانسی، تخمین سرعت، فیلتر کالمن تطبیقی، مشتق گیر، داده های جی، پی، اس
  • محمدرضا طریحی*، محمد مهدی نژاد نوری، محمدحسین مدنی صفحات 97-108
    در این مقاله عملکرد کانال ارتباطی بین ایستگاه زمینی و یک پهپاد ارتفاع بلند چندآنتنه، با در نظر گرفتن شرایط جوی، تحلیل و بررسی شده است. در این سیستم با جانمایی بهینه آرایه آنتن های فرستنده و گیرنده، تعامد بین زیرکانال ها برقرار شده که نتیجه آن دستیابی به کانال مرتبه کامل و بیشینه شدن ظرفیت است. در این مقاله، با انتخاب یک مدل کانال مناسب (آماری - هندسی) و درنظر گرفتن پارامترهای پروازی پهپاد، در شرایط هوای صاف و کانال دید مستقیم، ظرفیت بهینه کانال، تحلیل ریاضی و شبیه سازی شده است. همچنین اثر ریزش باران، به عنوان یکی از مهمترین عوامل شرایط جوی بر کیفیت کانال و تغییرات ظرفیت کانال در پهپادهای ارتفاع بلند، با تحلیل ظرفیت قطع شبیه سازی شده است. در ادامه برای کانال دید غیرمستقیم، مشخصات آماری (PDF,CDF) سیگنال به نویز دریافتی و متوسط احتمال خطای سمبول برای مدولاسیون MPSK، تحلیل و شبیه سازی شده است. در نهایت نتایج شبیه سازی با حالات تحلیلی مقایسه شده تا صحت نتایج تئوری به دست آمده مشخص شود.
    کلیدواژگان: پهپاد ارتفاع بلند با مداومت پروازی زیاد، سامانه های چند ورودی - چند خروجی، کانال انتشار، ظرفیت کانال
  • سجاد خدادادیان*، رضا فرخی، داود رمش صفحات 109-119
    هدف اصلی این مقاله، طراحی یک مدل عیب یاب بر مبنای الگوریتم شبکه عصبی هوشمند به همراه شبیه سازی دینامیکی موتور بر پایه تحلیل های ریاضی برای یک موتور سوخت مایع سیکل باز است. عیب به دو شکل بروز پدیده کاویتاسیون در پمپ ها و وقوع گرفتگی در مسیرهای متفاوت موتور شبیه سازی شده است. در این پژوهش، به کارگیری شبکه عصبی چندلایه "پیشخور" با ورودی هایی که از کمیت های خروجی موتور سوخت مایع معیوب به دست آمده، به عنوان راهکار شناسایی عیوب در سامانه پیشران معرفی می شود. به دلیل حجم بالای داده های مورد نیاز از موتور معیوب برای آموزش شبکه و هزینه بسیار زیاد انجام تست های گرم، به دست آوردن داده های آموزش شبکه از تست های واقعی غیرممکن است. بنابراین شبیه سازی دینامیکی موتور بر پایه معادلات ریاضی حاکم بر سیال درون موتور انجام شده است تا بتوان جایگزینی کم هزینه و پرسرعت برای تولید داده های آموزش شبکه در اختیار گرفت. البته نتایج این مدل شبیه ساز دینامیکی موتور با نتایج تست گرم اعتبارسنجی می شود. در این طرح درصد تغییر فشار خروجی زیرسامانه ها و دور توربین نسبت به حالت کارکرد صحیح موتور، به عنوان بهترین داده های ورودی برای تشخیص عیب در نظر گرفته شده است. ارزیابی شبکه عصبی با داده های تست، دقت بسیار زیاد شبکه را در تشخیص محل عیب و میزان آن مشخص می کند. در نهایت روش عیب یابی مورد نظر، به وسیله داده های آزمایشگاهی یک موتور سوخت مایع اعتبارسنجی شده است.
    کلیدواژگان: عیب یابی، موتور سوخت مایع، گرفتگی، کاویتاسیون، شبکه عصبی
  • پریسا دهقانی، میراعلم مهدی* صفحات 121-132
    بالک در یک پرنده وظیفه پایداری و کنترل را برعهده دارد که ممکن است به صورت مسطح یا مشبک باشد. بالک مشبک از صفحات متقاطعی که در یک قاب قرار گرفته تشکیل شده و برخلاف بالک های مسطح، عمود بر مسیر جریان قرار می گیرد. در رژیم جریان مافوق صوت، به دلیل گشتاور لولای بالای بالک مسطح، به تازگی بیشتر توجه طراحان به سمت بالک مشبک رفته است. به دلیل کوچک بودن طول وتر بالک مشبک نسبت به مسطح، ضریب دینامیکی رول پایینی دارد که در پایداری چرخشی پرنده مهم است. بنابراین طراحی بالک مشبک با نیروی محوری پایین و ضریب دینامیکی رول بالا مهم است. در این مقاله با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی تاثیر زاویه عقبگرد بالک مشبک بر ضرایب استاتیکی و دینامیکی رول در رژیم جریان مافوق صوت بررسی شده است. ابتدا شبیه سازی دو هندسه، که نتایج آزمایشگاهی برای آنها موجود بود، انجام و شبکه بهینه و مدل آشفتگی مناسب انتخاب شده است. شبیه سازی برای استخراج ضرایب استاتیکی به صورت پایا و برای ضریب دینامیکی به صورت ناپایا انجام شده است. نمودارهای مربوط به ضریب نیروی محوری، شیب ضریب نیروی عمودی و ضریب دینامیکی رول به ازای زوایای عقبگرد مختلف در ماخ های پروازی 1/1، 1/5 و 2 آورده شده است. نتایج نشان می دهد که تاثیر زاویه عقبگرد بالک وابسته به عدد ماخ پروازی است. در ماخ پروازی پایین زاویه عقبگرد، عملکرد بالک را بهبود می بخشد، اما در عدد ماخ بالا سبب تضعیف عملکرد ائرودینامیکی بالک می شود.
    کلیدواژگان: بالک مشبک، زاویه عقبگرد، رژیم مافوق صوت، ضریب استاتیکی، ضریب دینامیکی رول
  • سعید رضایی کلج*، سحر نوری، سجاد قاسم لو صفحات 133-144
    اولین راه کار برای افزایش بهره وری وسائل فضایی کاهش وزن آن است که سبب افزایش سرعت و محدوده پروازی می شود. با توجه به اینکه بدنه این وسائل محدوده دمایی خاصی را تحمل می کند استفاده از سیستم های حفاظت حرارتی، که برای افزایش وزن سازه در شرایط بهینه طراحی شده اند، ضروری است. در این مقاله، عایق حرارتی با چاه حرارتی به عنوان شرط مرزی بدنه در نظر گرفته شده است تا بتوان دمای بدنه را کاهش داد. برای این منظور معادلات هدایت حرارتی گذرا در سیستم مختصات منحنی الخط نوشته شده و برای انواع هندسه وسائل فضایی متقارن محوری توسعه داده شده است. جنس عایق فناشونده، گرافیت فرض شده و از آثار لایه پیرولیز صرف نظر شده است. معادلات با استفاده از روش اختلاف محدود گسسته و دستگاه معادلات حاکم با استفاده از روش ضمنی با جهت متغیر حل شده است. سپس تاثیر چاه حرارتی با ضخامت مختلف بر دمای بدنه بررسی شده است. نتایج حل عددی با نتایج حل دقیق مقایسه و مشاهده می شود اختلاف آنها در تمام زمان ها کمتر از 2 درصد است. برای کاهش دمای بدنه از مفهوم چاه حرارتی استفاده شده و نتایج نشان می دهد که چاه حرارتی 10 تا 24 درصد از دمای بدنه (بسته به ضخامت چاه حرارتی) کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: عایق فناشونده، گذرا، متقارن محوری، تفاضل محدود، چاه حرارتی
|
  • Reza Ebrahimi, Mostafa Ghayour *, Heshmatallah Mohammad Khanlo Pages 7-21
    In many cases of rotating systems, like jet engines, coaxial rotor system is used for power transmission between a high/low pressure turbine and a compressor. In this paper, chaos analysis of a magnetically supported coaxial rotor system in auxiliary bearings is presented, which includes gyroscopic moments of disks and geometric coupling of the magnetic actuators. The nonlinear equations of motion are developed using the Lagrange’s equations and solved by the Rung-Kutta method. Then, the effects of friction and clearance in auxiliary bearings on the chaotic vibration of the coaxial rotor-AMB system are investigated by the dynamic trajectories, power spectra, Poincare´ maps, bifurcation diagrams and maximum Lyapunov exponents. The results show that dynamics of the system can be significantly affected by varying these parameters, so that the system responses reveal a rich variety of nonlinear dynamical phenomena including chaos and jump. Also according to the results of analysis, some threshold values can be obtained with regard to the design of appropriate parameters for this system.
    Keywords: Coaxial rotor, Active magnetic bearing (AMB), Auxiliary bearing, Nonlinear dynamic, Bifurcation
  • Alireza Davoodinik *, Sirous Rizevandi, Ali Negahban Boron Pages 23-33
    In this paper, the amount of spring-back after 3- roll bending and the effect of different factors such as friction, lateral roller position, roll speed, and thickness reduction percentage of rolling sheet prior to bending on the spring back ratio of aluminum alloy sheet in ambient temperature have been investigated. For this purpose, simulation and finite element roll forming model is done by ABAQUS. In order to validate, a comparison between simulation data and experimental results was performed. To obtain the equation for precise prediction of the values of bending radius after spring-back using SPSS software, regression analysis of the radius values after the spring return obtained from finite element simulation has been studied. Then, the effects of factors affecting bending radius and spring-back ratio have been discussed. The results show that with the method presented in this paper precise prediction of the effect of roll bending parameters changes on spring-back ratio can be obtained. In the following, this technique is used to produce shells with two different curvatures. This method can be a very suitable alternative for bending in the mold or stretch forming in the production of a weld shell and the body of the aircraft.
    Keywords: roll bending, spring back, variable radius, curved shell, linear regression
  • Reza Mohamadipoor, Ehsan Zamani *, Mohammad Hossein Pol Pages 35-50
    In this paper, the energy absorption and delamination damage in thin composite plates reinforced with nanoparticles under ballistic impact are investigated analytically. During perforation process in the nanocomposite plates considered different regions such as: fracture region, elastic deformation region, delamination region. Mechanical properties like tensile modulus, fracture strain, shear modulus, strain energy release rate specification of projectile and target were used as input to the analytical model. Then, by using of analytical relations and input data are achieved the deflection, strains and tensions around the impact point of the target. Also the amount of energy absorbed by different failure modes and the kinetic energy variation of projectile and target at small time intervals, the radius and energy of the delamination and residual velocity of the projectile is estimated. Finally, the results of analytical models on the nanocomposite plates compared with experimental results under ballistic impact and a good agreement was found. According to the results obtained the effect of nanoparticles on the improved mechanical properties of composite materials and also investigation of various failure modes is discussed.
    Keywords: High velocity impact, Nanocomposite, energy absorption, delamination damage
  • Malek Tahoori, Jafar Gheidar, Kheljani *, Mohammad Hossein Karimi Gavarashki Pages 51-65
    Accompany with technology improvement, traditional systems have been superseded with complex engineering systems. Operation in uncertain and dynamic environments is one of the most important characteristics of these types of systems. The perturbations, which exist in uncertain and dynamic environments, can extremely affect the value delivery of complex engineering systems to their stakeholders. So improving the ability of these systems against uncertainty seems inevitable. Therefore, in this study we have proposed some design principles and rules which when added to system architecture leads to have more viable systems against perturbations in uncertain and dynamic environments. Also, a 7 step mathematical model is presented for analyzing the amount of design principles’ impact on systems ability against uncertainty. The main characteristics of proposed model are: describing the uncertainty in the operational environment, analyzing how the uncertainty will affect the functional and physical characteristics of the system and finally representing the regions in the system architecture that are mostly impacted by the operational uncertainties   The applicability of the proposed model is presented by using a descriptive example of synthetic aperture radar satellite as a complex engineering system and finally the results of that have been analyzed by more details.
    Keywords: Complex engineering systems, Viability, design principles, Uncertainty, Synthetic Aperture Radar (SAR) satellite
  • Mohasen Havaei, Masood Ebrahimi * Pages 67-79
    In this paper a new method for guidance of solid propellant and aerodynamic control missile is introduced. In proposed method after achieving maximum acceleration, flight path angle of missile changes in order to impact to target. In this method flight information such as time history of magnitude of velocity and position vectors are saved in the table before firing. For calculating difference of nominal and disturbed parameters new concepts are used. Corrected values of nominal parameters are used in guidance after firing to guaranty impact to target. The flight simulation of proposed method is compared with functional guidance method and the effect of the proposed method is shown. Design verification is done in base of simulation in presence of flight disturbances.
    Keywords: functional guidance, solid propellant, aerodynamic control
  • Amir Poursadegh Sadat Mahaleh, Mahdi Pourgholi *, Alireza Yazdizadeh Pages 81-96
    Calculation the rate of change or differentiation of digital signal has always been one of the most important challenges in Digital Signal Processing field. Differentiating digital signals is essential in various applications. In many applications, even well-known methods aren’t useful and cause sharp increase in error and noise up to 10 times. One of the applications that is focused on in this paper is determining velocity from noisy and discrete data. Various aspects of this issue is investigated and the best derivation algorithm for the aforementioned application is designed and proposed. It was seen that Kalman filter method is the best approach for minimizing least square error for determining derivative from GPS data. It was also seen that Kalman filter method has not good transient response. This problem is somewhat improved with modification Kalman filter and using adaptive Kalman filter with appropriate weighting of old data. Another important aspect, which is also discussed in this paper, is adequate classification of various differentiation algorithms that is designed and referring the practical application of each algorithms. In order to depict the advantages of the methods, some practical results are given based on real GPS data for extracting instantaneous velocity vector.
    Keywords: frequency response, velocity estimation, adaptive Kalman filter, Differentiation, GPS data
  • Mohammad Reza Tarihi *, Mohammad Mehdinezhad Noori, Mohammad Hossein Madani Pages 97-108
    In this paper, performance of communication channel a multiple-antenna high-altitude UAV (MIMO-HALE) with considering atmospheric conditions is analyzed. In this system, orthogonality between sub-channels is established with optimal placing antenna arrays (receiver and sender) and this result in achieving full rank channel and maximum capacity. In this paper, optimal capacity of the channel is mathematically analyzed and simulated by choosing a suitable model channel (statistical-geometrical), and considering the UAV flight parameters, in clear sky conditions and line-of-sight (LOS) channel The effect of rain is also simulated as one of the most important factors of atmospheric conditions on quality of channel and the change of capacity in high-altitude UAV with analysis outage capacity. In the following, statistical specifications (PDF, CDF) of received signal-to-noise ratio (SNR) and average symbol error rate (ASER) with MPSK Modulation is analyzed and simulated. Finally, simulations the results of simulations are compared with the analytical expressions to verify the exactness of the derived theoretical results.
    Keywords: high altitude long endurance (HALE) UAV, multi input-multi output (MIMO) systems, propagation channel, channel capacity
  • Sajad Khodadadiyan *, Reza Farokhi, Davood Ramesh Pages 109-119
    The aim of this paper is to design an Algorithm for damage detection of the open cycle liquid propellant engine which is based on artificial neural networks in combination with stochastic analysis. Damage is simulated as cavitation in pumps (oxidizer or fuel pump) and fouling in some path of engine. The key stone of the method is feed-forward multi-layer neural network with back propagation algorithm. This network uses output signals of unhealthy system to detect place and quantity of damage. It is impossible to obtain appropriate training set for real engine, so stochastic analysis using mathematical model is carried out and dynamic simulation is made to get training set virtually. Result of dynamic simulation of engine is validated with experimental result. In this plan, percentage of variation of output signals of engine such as output pressure of subsystem and revolution of turbine, considered as best input data for neural network. This data is obtained from output parameters of simulated unhealthy engine. Finally, this damage detection approach was carried out using laboratory hot test.
    Keywords: damage detection, liquid propellant engine, Fouling, Cavitation, Neural network
  • Parisa Dehghani, Miralam Mahdi * Pages 121-132
    A fin in an aircraft accounts for stability and control which can be in planar or latticed shape. A latticed fin consists of several crossing planes placed in a frame and in contrast to planar fin, is perpendicular to flow direction. In comparison to planar fins, latticed fins have low hinge moment, high stall angel, high axial force and low roll dynamic coefficient. Recently, designers have more focused on latticed fins, because of high hinge moment of them in supersonic flow regime. Due to smaller chord length, latticed fin has lower roll coefficient in comparison to planar fin, which is important in roll stability of aircraft. Therefore, design of a latticed fin with low axial force and high roll dynamic coefficient is very important. In this paper, impact of latticed fin sweep back angle on roll dynamic and static coefficients in supersonic regime is investigated using computational fluid dynamics (CFD). Firstly, simulation of two geometries with known experimental results was done and then, optimum grid and proper turbulence model is chosen. Simulation for obtaining static coefficients was done in steady state and for dynamic coefficients; it was done in unsteady condition. Figures of axial force coefficient, normal force coefficient gradient and roll dynamic coefficient is given for flight Mach of 1.1, 1.5 and 2. Results show that the effect of fin sweep back angle relates to flight Mach. In low flight Mach, sweep back angle improves fin performance, but in high flight Mach, it causes poor aerodynamic performance of fin.
    Keywords: latticed fin, sweep back angle, static coefficient, roll dynamic coefficient
  • Saeed Rezaei Kalaj *, Sahar Noori, Sajad Ghasemloo Pages 133-144
    The first solution to increase the efficiency of spacecraft is to decrease the weight of spacecraft which cause an increase in speed and flight range. Since the body of spacecraft tolerates a specific temperature range, the use of thermal protection systems which are designed to increase the weight of the structure in optimal conditions is essential. In this paper, thermal insulation with heat sink as a body boundary condition is considered in order to lower body temperature. For this purpose, transient thermal conduction equations are written in the curvilinear coordinate system and it is developed for a variety of axially symmetric vehicles geometries. The ablative insulation material is graphite and the effects of pyrolysis layer are ignored. The equations are solved with using discrete finite difference method and governing equations are solved with using alternating direction implicit method (ADI). Then the impact of the heatsink with different thickness on body temperature was investigated. The numerical results were compared with the exact solution results and they can see that their difference is less than 2% at all times. To reduce the body temperature, the concept of the heatsink is used and the results show that the heatsink decrease from 10% to 24% of the body temperature (depending on the thickness of the heatsink).
    Keywords: ablative insulation, transient, axially symmetric, heat sink