فهرست مطالب

نشریه فناوری در مهندسی هوافضا
سال سوم شماره 3 (پیاپی 10، پاییز 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید امان الله موسوی ندوشن، یحیی ابراهیم آبادی*، نواب فتح، حامد شیخ حسنی صفحات 1-8
    پیشرانه های جامد مرکب به علت برخورداری از مزایایی همچون دانسیته بالا، ایمپالس ویژه بالا و امکان تولید گرین های بزرگ، کاربردهای گسترده ای در صنایع موشکی دارند. این پیشرانه ها از سه جزء اصلی اکسیدکننده، سوخت و پیونددهنده تشکیل شده اند. در سال های اخیر، رزین پلی بوتادی ان با گروه انتهایی هیدروکسیل (HTPB) با توجه به خواص مکانیکی مناسب و امکان بارگذاری بار جامد بالا (88 تا 90 درصد بار جامد شامل Al و AP) بیشتر در این پیشرانه ها مورد استفاده قرار گرفته است. داشتن خواص مکانیکی مناسب یکی از مهمترین پارامترها جهت عملکرد مناسب موتور می باشد. در این تحقیق، ضمن بررسی تاثیر زنجیر گستران T313 و عامل پیوندی MAPO بر خواص مکانیکی سوخت، ضرورت وجود این ماده در فرمولاسیون سوخت و دلایل استفاده همزمان MAPO و T313 مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. جهت ارزیابی این موضوع، فرمولاسیون هایی از پیشرانه با درصدهای مختلف MAPO و T313 ساخته شده و عمر کاربری، خواص مکانیکی و دانسیته نمونه ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. با توجه به نتایج حاصل شده، می توان نتیجه گرفت که اولا میزان MAPO و T313 بایستی در مقدار بهینه استفاده شود و ثانیا این ترکیبات تاثیر زیادی بر خواص ریولوژی و مکانیکی ایفا می نمایند.
    کلیدواژگان: MAPO، T313، عامل پیوندی، پیشرانه جامد مرکب
  • محمد شفیعی دهج*، مهیار نادری، سید علیرضا جلالی چیمه صفحات 9-14
    افزایش ارتفاع مداری و جرم محموله ماهواره برها، علاوه بر چند مرحله ای کردن ماهواره برها، نیازمند استفاده از سامانه های پیشرانش قویتر می باشد. یکی از روش های متداول جهت تامین پیشرانه مورد نیاز هر مرحله، چیدمان مناسب چند موتور در کنار یکدیگر است، تا بدین ترتیب نیروی پیشران لازم برای انجام ماموریت فراهم شود. هدف کلی این مقاله، ارایه نتایج یک مطالعه آماری صورت گرفته میان پارامترهای جرمی انرژتیکی و سیستمی ماهواره برها و موشک های کشورهایی است که از موتورهای کلاستر شده یا چند محفظه ای، در سامانه پیشرانش پرتابگرهای خود استفاده کرده اند. استخراج نمودارهای نیروی پیشران، نیروی پیشران به وزن، ایمپالس وی‍ژه، فشار محفظه این موتورها و بررسی نوع سامانه فشارگذاری مخازن، سیستم کنترل بردار پیشران و غیره، امکان مقایسه پارامترهای جرمی- انرژتیکی و مشخصات سیستمی سامانه های پیشرانش را تسهیل می نماید. نتایج نشان می دهد که راندمان سرعت مشخصه سیستم تزریق مایع-گاز برای هر دو نوع مولفه پیشران کروسین و هیدروژن مایع بیشتر از سیستم تزریق مایع- مایع است که حاکی از برتری پیشران های قابل ذخیره در مقایسه با پیشران های تبریدی است. از طرف دیگر، فشار محفظه موتورهای سیکل باز با پیشران قابل ذخیره بیشتر از موتورهای با پیشران های تبریدی می باشد.
    کلیدواژگان: کلاسترینگ، ضربه ویژه- موتور کلاستر شده، ماهواره بر، راندمان احتراق، سرعت مشخصه
  • مرتضی بیاتی* صفحات 15-22
    در این تحقیق، نرم افزار شبیه ساز دینامیکی نمایش تغییرات زمانی ضریب بار بال و دم افقی هواپیما تدوین شده است. معادلات مرتبط با بارگذاری دم، متاثر از جابجایی سطح کنترلی بالابر استخراج، با استفاده از نرم افزار متلب حل و در قالب یک نرم افزار گرافیکی ارایه شده است. با واردکردن تغییرات زمانی زوایای انحراف سطح بالابر در هر مانور پروازی و ضرایب و مشتقات لازم، مقدار ضریب بار و نیروهای آیرودینامیکی بال و دم نسبت به زمان محاسبه شده است. در استخراج معادلات، تاثیرات تاخیر زمانی جریان فرووزش، تغییرات زاویه دم افقی به دلیل چرخش و گشتاور انحنای سطح دم در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج با حل تحلیلی معادلات، صحت خروجی نرم افزار را تایید می کند. این کار یک روش منطقی برای محاسبات بارگذاری سطوح دم و بال هواپیما ارایه می دهد که برای طراحی سازه بال و دم افقی و همچنین تطابق با بندهای بارگذاری آیین نامه های هوانوردی برای اخذ مجوز پروازی هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: بارگذاری دینامیکی، ضریب بار، دم افقی، سطح کنترلی بالابر
  • محمدرضا مرکی، هادی تقی ملک*، مجید آذرگمان، رامین کرمی صفحات 23-30

    در مقاله حاضر از روش ماشین یادگیری شدید برای مدل سازی نرخ انتقال مواد در فرآیند EDC به عنوان پارامتر تاثیرگذار بر سرعت انجام فرآیند و کیفیت سطح بوجود آمده، استفاده شده است. میزان میانگین مربعات خطا (MSE) برای نرخ انتقال مواد در داده های آموزش 387,000/0 و در داده های آزمون 7,001/0 با استفاده از مدل شبکه عصبی ماشین یادگیری شدید بدست آمده است. همچنین، مقدار میانگین مربعات خطا برای متوسط ضخامت لایه بازنشانی شده در داده های آموزش 214,000/0 و در داده های آزمون 7,001/0 محاسبه شده است. الگوریتم ارایه شده ماشین یادگیری شدید با نتایج تجربی از دقت بالایی در پیشبینی پارامترهای خروجی فرآیند برخوردار است.

    کلیدواژگان: EDC، متوسط ضخامت لایه، نرخ انتقال مواد، ماشین یادگیری شدید
  • ایمان بهمن جهرمی*، کاوه قربانیان صفحات 31-38

    ترکیب طیف سنجی لیزری و لوله موج ضربه ای انعکاسی یکی از پرکاربردترین و مناسب ترین ابزارها جهت بررسی تجربی سینتیک احتراق می باشد. با استفاده از لوله موج ضربه ای، ثابت زمانی تاخیر احتراق انواع سوخت و همچنین محصولات ناشی از فرآیندهای احتراقی قابل بررسی و تحلیل می باشد. جهت استفاده از لوله موج ضربه ای در مطالعات طیف سنجی مربوط به پدیده های احتراق نیاز است زمان آزمایش حداقل 10 میلی ثانیه در دسترس بوده و دما و فشار ترکیبات مورد بررسی در دما و فشار مشخص قرار گیرد. تامین زمان آزمایش مورد نظر توسط لوله موج ضربه ای نیاز به طراحی لوله برای کارکرد در «شرایط طراحی» دارد. در این مقاله، در ابتدا اصول کارکرد طیف سنج لیزری و لوله موج ضربه ای انعکاسی با کارکرد در شرایط طراحی توضیح داده شده، روند طراحی مختصرا برای تامین گاز با دمای سکون 950 کلوین بررسی شده و نتایج تجربی حاصل از لوله موج ضربه ای ساخته شده با زمان آزمایش مورد نظر ارایه می شود.

    کلیدواژگان: لوله موج ضربه ای انعکاسی، سینتیک احتراق، طیف سنجی لیزری
  • محمد رزمجوئی، زهیر صبوحی* صفحات 39-50
    این مقاله شامل بررسی و مقایسه روش های محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی در محفظه احتراق و در نازل همگرا-واگرا می باشد. به این منظور، ابتدا تاریخچه ای از روش های مختلف محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی بیان شده و سپس جریان داخلی نازل به روش صریح مک-کورمک حل شده است. روش های بارتز، استانتون، پریکسورن و آدمی در بین روش های مطرح این حوزه انتخاب شده و با استفاده از CFD در نازل باتس (BATES) مقایسه شده است. در ادامه، در یک موتور سوخت جامد، با در نظر گرفتن پارامترهای جریان در محفظه موتور، ضریب انتقال حرارت جابجایی محاسبه و نشان داده شده که هر چه به سمت نازل حرکت شود، با افزایش سرعت، ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. این بررسی نشان می دهد که ماکزیمم ضریب انتقال حرارت جابجایی در روش های تحلیلی در گلوگاه نازل اتفاق می افتد، در حالیکه آنالیز CFD نشان می دهد که حداکثر ضریب انتقال حرارت در بالادست نازل است. اگرچه CFD از دقت بالاتری برای محاسبه ضریب انتقال حرارت، نسبت به روش های تحلیلی، برخوردار است، اما نیازمند زمان محاسباتی بسیار است. بنابراین، در طراحی اولیه می توان از روش های تحلیلی به علت زمان محاسبات سریع استفاده نمود، به ویژه در گلوگاه. در نهایت، با بررسی انجام شده، نشان داده شد که راهکار ابتکاری ترکیب روش های آدمی و بارتز کمترین خطا را نسبت به CFD دارد.
    کلیدواژگان: ضریب انتقال حرارت جابجایی، محفظه احتراق، نازل همگرا-واگرا، جریان داخلی، گلوگاه
|
  • Seyed Amanollah Mousavi Nodoushan, Yahya Ebrahim Abadi *, Navab Fathi, Hamed Sheikh Hasani Pages 1-8
    Composite solid propellants have found wide spread applications in missile industries, such as high density, high specific impulse, and possibility of producing large scale grains. These solid propellants consist of three main chemical ingredients, including oxidizer, fuel, and binder. Recently ,Hydroxyethyl Terminal Poly-Butadiene (HTPB) has been used abundantly for these propellants due to its good mechanical properties and ability to high solid loading (88 to 90% of solid loading, including Al and AP). The mechanical properties of solid rocket propellants are crucial for proper functioning of rocket engines. In this study, the effect of T313 (chain extender) and MAPO (bonding agent) on mechanical properties of propellant is investigated. In addition tothe necessity of these substances in the propellant, the formulation and the reasons for utilizing MAPO and T313 are discussed. Different compositions havebeen prepared by incorporating different percents of MAPO and T313 for evaluation. Also, their effects on pot life, mechanical properties, and density are studied. Based on the results, the amount of MAPO and T313 should be used in optimum amount and these compounds have great influence on the rheological and mechanical properties.
    Keywords: MAPO, T313, Bonding Agent, Composite Solid Propellant
  • Mohammad Shafiey Dehaj *, Mahyar Naderi, Alireza Jalali Pages 9-14
    Increasing the orbital height and mass of the satellites' cargo, in addition to multi-staging the satellites, requires use of stronger propulsion systems. One of the commonly used methods to provide the required thrust in each stage is proper arrangement of several engines in conjunction with each other, in order to provide the amount of propulsion needed to carry out the mission. The overall purpose of this paper is to present the results of a statistical study of massive energy and system parameters of satellites and missiles in countries that use clustered or multi-compartment engines in their propulsion system. Extracting thrusts, trust weights, specific impulse, chamber pressure of these engines, and examining the type of pressurizing system, vector control system, etc. It is possible to compare the mass-energy parameters and system characteristics of propulsion systems. The results show that the C* efficiency of the liquid-gas injection system for both components of the crosene and liquid hydrogen injector is higher than that of the liquid-liquid injection systems, indicating the superiority of the propellants in comparison to refractory propellants. On the other hand, the pressure of the open-cycle engine compartment with a storable propellant is more than that of engines with cryogenic propellant.
    Keywords: Clustering_Specific Impulse - Clustered Engine_satellite_Combustion efficiency_Characteristic Speed
  • Morteza Bayati * Pages 15-22
    In this research, a dynamic simulator software has been designed to calculate the time varying load factor acting on an aircraft wing and on a horizontal tail relation to elevator deflection angle. The related loading equations were extracted and solved by MATLAB software and were presented as a GUI software. By introducing time varying angles of the elevator deflection in each flight maneuver and the necessary derivatives, the dynamic load factor on the wing and on horizontal tail were calculated with respect to time. In derivation of equations, the moment due to elevator camber, the effect of time lag in downwash, and the change in tail angle due to rotation were also considered. Comparing the results with the analytical ones confirms the reliability of the software. This software provides a rational approach in aircraft loading calculations that is applicable for structural design of the wing and the horizontal tail, as well as for conformity with the requirements of aviation regulations for loading, to obtain an airworthiness certificates.
    Keywords: Dynamic Load, Load Factor, Horizontal Tail, Elevator
  • MohamaadReza Maraki, Hadi Tagimalek *, Majid Azargoman, Ramin Karami Pages 23-30

    In this paper, Extreme Learning Machine method is used to model the rate of material transfer as an effective parameter in process speed and surface quality. Using neural network model of Extreme Learning Machine, the mean squared error (MSE) for the material transfer rate in the learning data is 0.000,387 and in the test data is 0.001,7. While, the mean error squared for the average reset layer thickness, calculated in the learning data, was 0.000,214 and in the test data was 0.001,7. The proposed algorithm of Extreme Learning Machine with experimental results has high accuracy in predicting a process output parameters.

    Keywords: Electro Discharge Coating, Average Layer Thickness, Material Transfer Rate, Extreme learning machine
  • Iman Bahman Jahromi *, Kaveh Ghorbanian Pages 31-38

    Reflected-type shock tube, equipped with laser absorption spectroscopy, is one of the most applicable facilities for experimental investigations in combustion kinetics. Ignition delay time of a specific fuel, as well as the products of combustion can be studied with a reflected-type shock tube. However, a minimum test time of 10 ms for test gas in designed pressure and temperature is required to investigate the combustion kinetics. A shock tube at “tailored condition” should be designed to produce a minimum test time of 10 ms with steady temperature and pressure. In this study, after a short review of the basic principles of a reflected shock tube, its design procedure is presented with the deigned stagnation temperature of 950K. Finally, the steady-state test time is measured to assure that the designed facility can provide the desired pseudo-steady thermodynamic conditions for combustion kinetic studies.

    Keywords: Reflected Shock Tube, Combustion Kinetics, Laser Spectroscopy
  • Mohammad Razmjooei, Zohair Sabohi * Pages 39-50
    This paper reports a review and comparison of the methods used for calculating convective heat transfer coefficient in combustion chambers and in diverging-converging nozzles. Therefore, a history of applying different methods for calculating the convective heat transfer coefficient is explained first. Then, the nozzle flow is numerically solved, using the explicit McCormack method. In a Bates nozzle, The methods of Bartz, Stanton, Preiskorn, and Adami were selected among the proposed methods and were compared with CFD. Convective heat transfer coefficient of a solid fuel engine was calculated by taking into account the flow parameters in the engine chamber. Consequently, it was found that as wet move to the nozzle, heat transfer coefficient increases with velocity of the flow. This results revealed that in analytical methods, the maximum convective heat transfer coefficient occurs in the nozzle throat, while CFD results show that the maximum occurs upstream of the nozzle throat. These methods require less computational time than CFD, however CFD has to be considered more accurately. As a result, during a preliminary design procedure, the much faster and slightly less precise method can be used, in particular at the throat where the relative difference between the methods is quite low. Finally, it was shown that the innovative approach of combining Adami and Bartz methods has the lowest possible error, compared to the CFD.
    Keywords: Convective heat transfer coefficient, Combustion chamber, Converging-Diverging Nozzle, Internal Flow, Throat