فهرست مطالب

نشریه فناوری در مهندسی هوافضا
سال دوم شماره 2 (پیاپی 5، تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/06/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهناز ذاکری، جاماسب پیرکندی*، سید آرش سید شمس طالقانی صفحات 1-10
    اسکرم جت موتوری است که برای پرواز در سرعت های بالا طراحی شده و در حقیقت یک موتور رم جت است که عمل احتراق در آن با سرعت مافوق صوت صورت می گیرد. کاربرد وسیع این نوع موتور در صنایع پیشرفته هوافضایی است و تحول عظیمی که این نوع موتورهای پیشرفته می توانند در این صنعت ایجاد کنند، محققان را مصمم به رفع موانع تکنولوژیکی پیشروی آنها کرده است. هدف اصلی این مقاله، بررسی عملکرد موتورهای اسکرم جت در تامین نیروی پیشرانش وسایل پرنده با سرعت های پروازی بالا است. در تحقیق پیش رو نحوه عملکرد اجزای تشکیل دهنده موتور، سیکل ترمودینامیکی موتور، روش های خنک کاری محفظه احتراق و جنس مواد به کار رفته در آن، سوخت های مورد استفاده در این نوع موتورها و مسئله پایداری فرآیند احتراق مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند .
    کلیدواژگان: پیشرانش، اسکرم جت، احتراق مافوق صوت، پایداری احتراق
  • فتح الله امی*، زهیر صبوحی، حمیدرضا خدایاری صفحات 11-23

    امروزه، کاهش انتشار آلاینده های حاصل از فرایندهای احتراقی امری جدایی ناپذیر در روند طراحی محفظه های احتراق می باشد. رویکرد شبکه راکتور شیمیایی به دلیل کاهش هزینه ها، سرعت زیاد و همچنین دقت مناسب در نتایج روشی مناسب برای تخمین میزان انتشار آلاینده هایی نظیر NOx در سیستم های احتراقی می باشد. این روش نیازمند داده های اولیه از میدان جریان به منظور ساخت شبکه راکتورها است. در این مقاله کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی به عنوان یکی از پراستفاده ترین روش ها در تخمین میدان جریان و ارایه داده های اولیه برای ساخت شبکه راکتورها مورد بررسی قرار گرفته است. در مطالعه حاضر رویکردهای مختلف مدل سازی آشفتگی جریان، مکانیسم های به کار رفته و مدل های احتراقی در دینامیک سیالات محاسباتی به منظور استفاده از نتایج در ساخت شبکه راکتورها مورد مطالعه قرار گرفته است. می توان بیان کرد که شبکه راکتورها حتی با تعداد کمینه راکتورها می توانند نتایج مناسبی از غلظت محصولات احتراق ارایه کنند. پس، باید در نظر داشت که افزایش دقت در حل دینامیک سیالات محاسباتی نباید به حدی باشد که هزینه های محاسباتی را بی هدف بیفزاید.

    کلیدواژگان: انتشار آلاینده ها، محفظه احتراق، شبکه راکتور شیمیایی، NOx، دینامیک سیالات محاسباتی، آشفتگی
  • محسن حاتمی نسب*، نعمت الله فولادی صفحات 25-34

    در تحقیق حاضر تحلیل آماری اجکتور مورد استفاده در 50 مورد تجهیزات تست ارتفاع در دنیا صورت گرفته است. اطلاعاتی از قبیل موقعیت اجکتور، سیال عامل، تولید سیال عامل، فشار و دمای کاری، حفاظت حرارتی و هزینه های ساخت و عملیاتی می تواند در صنایع فضایی در حال توسعه مفید واقع گردد. بررسی ها نشان می دهد که در 87% از تجهیزات، موقعیت نصب اجکتور به صورت مرکزی بوده است. همچنین در 76% از این تجهیزات از بخار آب به عنوان سیال عامل استفاده شده است. جهت حفاظت حرارتی اجکتورهای مرکزی، غالبا از سیستم خنک کاری با اسپری آب استفاده می شود. با توجه به منابع موجود، نرخ جرمی آب مورد استفاده برای خنک کاری گازهای احتراقی قبل از اجکتور در محدوده ی 1/8 تا 3/9 برابر نرخ جرمی گازهای احتراقی تولید شده توسط موتور در بازه ی تراست 0/11 تا 204 کیلونیوتن است. در اغلب تجهیزات تست موتورهای سوخت جامد و سوخت مایع به ترتیب از انباشتگر بخار و موتور مولد بخار به عنوان منبع تولید بخار آب استفاده شده است.

    کلیدواژگان: تجهیزات تست ارتفاع، دیفیوزر-اجکتور مافوق صوت، حفاظت حرارتی، سیال اولیه
  • مصطفی محمودی*، علی امینایی صفحات 35-45
    تخمین اولیه وزن در مرحله طراحی مفهومی موتور توربوفن، یکی از مهمترین مراحل طراحی موتورهای توربین گاز  است. از این رو، در این مقاله به بررسی روش های تخمین اولیه وزن موتور توربوفن و سپس پارامترهای مورد نیاز برای اجرای هر روش پرداخته شده است. در ادامه جامعه آماری که در آن اطلاعات مربوط به وزن 64 موتور توربوفن تدوین شده است، معرفی می شود. بنابراین، رو ش های مختلف تخمین اولیه وزن موتور استفاده از اطلاعات وزنی حاصل از پردازش آماری، مقایسه و وزن موتورها محاسبه می شوند. در نهایت، نتایج حاصل از این آزمایش با وزن واقعی موتور مقایسه شده است. براساس نتایج به دست آمده در میان روش های مختلف در صد خطای کمترین خطا مربوط به روش تخمین وزن ناسا است که درحدود 8/4 درصد است. در ادامه براساس نمودارهای حاصل از این مقایسه به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر وزن موتور توربوفن پرداخته شده است (تخمین اولیه وزن به روش وزن موتور برای حالتی که موتور ثابت است ولی طراحی هواپیما تغییر می کند، مطرح می شود). در روش تخمین اولیه وزن براساس اجزای موتور امکان طراحی و وزن هر جزء به طور جداگانه میسر است، از این رو در طراحی موتورهای جدید بیشتر از آن استفاده می شود.
    کلیدواژگان: وزن، توربوفن، تخمین اولیه، روش ناسا
  • حسن ناصح* صفحات 47-52
    هدف اصلی از ارایه این مقاله، بررسی راهبرد و اهداف بلند مدت توسعه فناوری حامل های فضایی ایالات متحده آمریکا می باشد. اخیرا، ایالات متحده برای توسعه حامل های فضایی خود رویکردهای نوینی را مد نظر قرار داده است. منشا اصلی این رویکردها را می توان در ایده برنامه ساستین که توسط نیروی دریایی ایالات متحده شکل گرفته است، جستجو کرد. هدف اصلی برنامه ساستین ارسال تجهیزات و امکانات مورد نیاز به نقاط مختلف زمین در کمترین زمان و هزینه می باشد. لذا، اهمیت این برنامه سبب شده است که این کشور، رویکردهای توسعه فناوری حامل های فضایی آینده خود را به نحوی در راستای تکمیل برنامه ساستین، برنامه ریزی نماید. بنابراین در این مقاله، ضمن بررسی نیازهای برنامه ساستین، رویکردهای نوین توسعه فناوری حامل های فضایی برای دست یابی به این مهم ارایه خواهند شد.
    کلیدواژگان: رویکردهای نوین، توسعه فناوری، حامل های فضایی، برنامه ساستین، ایالات متحده آمریکا
  • شیما طبیبیان* صفحات 53-62
    سال هاست که ایده مسکونی شدن کرات دیگر و اعزام انسان به فضا به طور جدی پیگیری می شود. دانشمندان تلاش های زیادی را در راستای کشف آثار حیات در سایر کرات و انتخاب مکان مناسب برای زندگی انسان ها در فضا انجام داده اند. به گزارش سرویس آی تی و  فناوری انتخاب، ایلان ماسک، مدیرعامل پروژه اسپیس ایکیس و از چهره های سرشناس عرصه فضانوردی، اخیرا در حال کار برای راه اندازی یک پایگاه در مریخ تا پیش از سال 2030 است. اما، چندان قطعیتی وجود ندارد که نخستین ساکنان دایمی این پایگاه را انسان ها تشکیل دهند و شاید ربات ها پیش از انسان ها به مریخ مهاجرت کنند. یکی از پیچیده ترین ربات های اعزام شده به مریخ، مریخ نورد کنجکاوی با ماموریت یافتن آثار حیات بر روی سیاره سرخ بوده است. این مقاله به  اهداف، ویژگی ها و دستاوردهای ربات های کاوشگر اعزام شده به مریخ  از جمله کنجکاوی، پیچیده ترین ربات اعزام شده به سیاره سرخ، می پردازد.
    کلیدواژگان: ربات کاوشگر، سیاره سرخ، مریخ نورد کنجکاوی، دوربین ناوبری، طیف سنج
|
  • Mahnaz Zakeri, Jamasb Pirkandi *, Arash Shams Taleghani Pages 1-10
    Scramjet is a jet engine designed to fly at high speeds, and is actually a ramjet engine in which combustion takes place in supersonic conditions. Considering that the main use of this type of engine is in the aerospace industry and the development of this type of engine results in a major transformation in this industry, researchers are working to remove the technological barriers associated with these engines. The main objective of this paper is to investigate the performance of scramjet engines to provide the propulsion force of flying vehicles with high flying speeds. The behavior of the components, thermodynamic cycle of the engine, combustion chamber's cooling methods, material used in combustion chamber, the fuels used in this type of engines, and the burning stability problem in the present study have been discussed.
    Keywords: Propulsion, Scramjet, Supersonic combustion, Combustion Stability
  • Fathollah Ommi *, Zoheir Saboohi, Hamidreza Khodayari Pages 11-23

    Nowadays, the reduction of pollutants emission from combustion processes is integrated to the design of combustors. The chemical reactor network approach is a applicable method for estimating the emission of pollutants such as NOx in combustion systemsdue to cost reductions, fast and appropriate accuracy in results. This method requires the initial flow field data to build the reactors network. In this paper, the application of computational fluid dynamics as one of the most commonly used methods in determiningthe flow field characteristics and providing basic information for the construction of reactors networks was investigated. In this paper various approaches of turbulent flow modeling, applied chemical mechanisms and combustion regimes were studied in order to use the results in constructing CRNs. Although CFD can enhance the constraction of CRNs and improve the results butit should be noted that increasing the fidelity of CFD results should not be the cause of adding computational costs because CRNs can provide appropriate results even with a minimal number of reactors.

    Keywords: Pollutant Emissions, Combustion chamber, Chemical Reactor Network, NOx, Computational Fluid Dynamics, Turbulence
  • Mohsen Hatami Nasab *, Nematollah Fouladi Pages 25-34

    In the present research about 50 high altitude test facilities (HATFs) in the world and ejectors of them have been analyzed. Practical information such as type of the ejector, operating fluid, procedure of fluid generation, operating pressure and temperature, Thermal protection and costs of construction and operation can be useful in developing space industries. The present study shows that in 87% of the 50 HATFs, central ejectors and in 76% of them water steam have been used. Water spray cooling is often used to provide thermal protection for ejectors. Based on the available references, the water mass flow rate for cooling system is in the range of 1.8 to 3.9 times of the mass flow rate of exhaust gases of the engines with thrust in the range of 0.11 to 204 kN. To produce water steam, the HATFs for solid and liquid fuel engines frequently employ the steam accumulators and steam generators, respectively.

    Keywords: High Altitude Test Facility, Supersonic Diffuser-Ejector, Thermal protection, Primary Fluid
  • Mostafa Mahmoodi *, Ali Aminaee Pages 35-45
    The preliminary estimation of the weight at the conceptual design stage of the turbofan engine is one of the most important stages in designing the turbine gas engines. Hence, in this paper, the methods of preliminary estimation of the turbofan engine weight and then the parameters required for the implementation of each method are discussed. The statistical society in which information about the weight of sixty-four turbofen is presented. Therefore, various methods for estimating the weight of a engine are used to calculate the weighted information obtained from the statistical processing, the comparison and the weight of the engines. Finally, the results of this experiment are compared to the actual engine weight. Based on the results obtained, among the various methods, the error rate is the lowest error in the NASA weight estimation method, which is about 4.8%. In the following, based on the diagrams obtained from this comparison, we examine the effect of different parameters on the weight of the turbofan engine (the initial estimation of the weight is based on the weight of the engine for the state in which the engine is constant but the design of the aircraft is changed.) In the initial estimation method the weight is based on the engine components, allowing the design and weight of each unit separately, hence the design of new engines more than it is used.
    Keywords: Weight, Turbofan, Preliminary Estimation, NASA Method
  • Hassan Naseh * Pages 47-52
    The major purpose of this paper is to consider the strategy and long term approaches in th American U.S. Space Launch Systems (SLSs)’s technology development. Recently, new approaches has been interested by U.S.. The major roots of these approaches can be searched in the Small Unit Space Transportation and Insertion (SUSTAIN) program that is suggested by U.S. marine corps. The main objective of SUSTAIN is to convey facilities and equipmqnt to the any point of the earth in the minimum time and cost. Hence, the importance of this program leaded to develop the future SLSs’s technology in SUSTAIN orientation. Then, in this paper, the SUSTAIN’s needs is considered and also presented the new approaches in technology development of SLSs to meet the programm’s requirements.
    Keywords: new approaches, Technology Development, Space Launch Systems, SUSTAIN Programm, American U.S
  • Shima Tabibian * Pages 53-62
    It has been a long time that the idea of housing another planets and sending human to space are being followed seriously. Scientists have done a big effort in order to discover life signs in other planets and to select a suitable place for human beings to live in space. According to the IT service and technology selection, Ilan Mask, managing director of the SPIEC project and a prominent figure in the astronaut field, has been working to setup a base on Mars until 2030. However, there is no reliablity that the first permanent inhabitants of this planet would be human beings. It is possible that robots will migrate to the Mars before human beings. One of the most complex robots deployed to Mars is Curiosity with a special mission: searching for signs of life in Mars. This paper discusses the properties and achievements of the robots sent to Mars specially the most complex one, Curiosity.
    Keywords: probe robot, red planet, Curiosity, navigation camera, spectrometer