فهرست مطالب

علوم و فناوری فضایی - سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 41، زمستان 1398)
  • سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 41، زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/04/09
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید حامد هاشمی مهنه*، امیررضا قائدامینی هارونی صفحات 1-17

    در این پژوهش، بهینه سازی مقاوم چندموضوعی پیکربندی کپسول بازگشتی با توجه به ملاحظات آیروترمودینامیک، مسیر، پایداری و هندسه بصورت چندهدفه انجام شده است. بیشینه سازی بازده حجمی، کمینه سازی ضریب بالستیک و بیشینه سازی پایداری استاتیکی کپسول بازگشتی اهداف در نظر گرفته شده در فرایند بهینه سازی مقاوم پیکربندی کپسول بازگشتی در حضور عدم قطعیت ها می باشند؛علاوه بر این، قیودی در زمینه های هندسه، بار حرارتی و ضریب بار در فرایند بهینه سازی لحاظ شده اند. برای کاهش زمان و هزینه بهینه سازی مقاوم، از روش شبیه سازی مونت کارلو تطبیقی استفاده شده تا تعداد ارزیابی های مورد نیاز در حین بهینه سازی مقاوم کاهش یابد. با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه مقید، مجموعه ای از پیکربندی های بهینه مقاوم کپسول بازگشتی بدست می آیند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که عملکرد پیکربندی های بهینه مقاوم حاصله به نحوی است که قیود درنظرگرفته شده حتی در حضور عدم قطعیت ها با سطح اطمینان 8/99% نقض نمی شوند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی مقاوم، عدم قطعیت، بهینه سازی چندموضوعی، بهینه سازی چندهدفه، کپسول بازگشتی
  • جواد شمس*، جعفر روشنی یان صفحات 19-33

    در این مقاله کنترل پرواز آرایشمند فضاپیماها با به کارگیری کنترل هیبریدی PID-FUZZY مورد بررسی قرار گرفته است. انحراف و تغییر مسیر سیارک های فضایی که باالقوه تهدیدی برای حیات بر روی کره زمین محسوب می گردند، در تحقیقات علمی اخیر به طور خیلی فعالی پیگیری می شود. برای انجام ماموریت مشروحه، تاکنون روش های متعددی پیشنهاد گردیده اند که در این بین استفاده از کشنده گرانشی شاخص می باشد و از این رو در مقاله حاضر از این روش بهره گرفته شده است. فناوری پرواز آرایشمند فضاپیماها تابع معادلات دینامک نسبیست که برای کنترل فعال آن نیز روش های گوناگونی به کار گرفته شده اند. در تحقیق پیش رو از کنترل کننده PID که کنترلی با کاربرد گسترده در صنایع گوناگون می باشد و ذاتا دارای خواص مقاوم بودن نیز هست، به عنوان کنترل کننده پایه بهره گرفته شده است و نیز برای بهبود تنظیم ضرایب آن از کنترل فازی استفاده شده که نتایج حاصله از شبیه سازی، بیانگر بهبود عملکرد کنترل کننده ترکیبی به طرزی موثر می باشد.

    کلیدواژگان: تغییر مسیر سیارک فضایی، سیارک آپوفیس، پرواز آرایشمند فضاپیماها، دینامیک حرت نسبی، منطق فازی، کنترل PID-FUZZY
  • محمد ندافی پور میبدی، حسن ناصح*، فتح الله امی صفحات 35-46

    در حال حاضر، تعداد نمونه مورد نیاز برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین در طراحی، براساس روش های سعی و خطا در طراحی صورت می پذیرد. هدف این مقاله، توسعه روشی است برای تعیین تعداد نمونه مورد نیاز براساس معیار مشخص برای رسیدن به دقت تحلیل حساسیت معین می باشد. لذا در این مقاله، یک روش  تحلیل حساسیت جدید مبتنی بر طرح آزمایشات ابرمکعب لاتین پیش رونده و همگرایی نتایج تحلیل ارایه شده است. برای این منظور یک روش نمونه برداری ابرمکعب لاتین پیش رونده توسعه داده شد. این رویکرد سیستماتیک منجر به تحلیل حساسیت دقیق، کارآمد و سریع در مدل های مختلف و با تعداد پارامترهای زیاد و بازه تغییرات بزرگ شده است. تحلیل حساسیت روی مدل طراحی بستر کاتالیستی یک رانشگر تک پیش رانه هیدرازینی به عنوان مطالعه موردی، انجام شده است و نتایج تحلیل حساسیت طراحی بستر کاتالیستی ارزیابی و تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در تحلیل حساسیت مبتنی بر ابرمکعب لاتین پیشرونده با مشخص شدن کمینه جمعیت مورد نیاز برای انجام تحلیل حساسیت با دقت مشخص، هزینه محاسباتی تحلیل های مشابه و پیچیدگی های طراحی کاهش خواهد یافت.

    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، ابرمکعب لاتین پیش رونده، طرح آزمایشات، بستر کاتالیستی
  • مجتبی بهزاد فلاح پور، حمید دهقانی*، علی جبار رشیدی، عباس شیخی صفحات 47-56
    رفلکتورها ابزار بسیار مهمی در مقابله با سامانه های تصویربرداری SAR فضاپایه و هواپایه محسوب می-شوند. زیرا با توجه به سطح مقطع راداری بالای خود می توانند در قالب طرح های پدافندی فریب و استتار به کارگیری شوند. نکته قابل توجه دراین ماموریت، این است که رادار SAR قادراست از هر جهت، با هر زاویه ی فرودی و در هر باند فرکانسی موج را به سمت زمین بفرستد و از مناطق حساس تصویربرداری نماید.لذا طراحی یک رفلکتور همه جهتی، چند باند و زاویه و سیع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. طراحی چنین رفلکتوری بسیار پیچیده است زیرا عملکرد رفلکتور به پارامترهای مختلفی چون ابعاد، شکل و جنس رفلکتور، فرکانس، زاویه فرود و پلاریزاسیون موج ارسالی رادار بستگی دارد. رفلکتورهای موجود عموما در یک جهت خاص، در یک فرکانس مشخص و در یک زاویه ی مشاهده محدود RCS بالایی دارند. در این مقاله تلاش می شود تا نحوه طراحی یک رفلکتور همه جهتی، چند باند و زاویه وسیع با استفاده از ساختار های شکلی ارایه شود.
    کلیدواژگان: SAR فضاپایه، رفلکتور، سطح مقطع راداری، چند باند، زاویه وسیع
  • مرتضی طایفی، قاسم کاهه*، مجتبی مهرافروز صفحات 75-83
    در این پژوهش عملکرد یک واحد اندازه گیری ارزان قیمت اینرسیایی در یک پرواز زیرمداری از طریق تست کاوشگر تحقیقاتی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی های انجام شده نشان می دهد با پردازش و فیلترینگ مناسب، اطلاعات بسیار ارزشمندی از این حسگرها استخراج می شود که برای شناسایی رفتار ارتعاشی و دینامیکی کاوشکگر مفید بوده و می تواند نماینده ای خوبی از محیطی باشد که قطعات فضایی در ماموریت های فضایی تجربه می کنند.از آنجایی که کاوشگر مورد نظر در فاز ورود به جو یک جسم استوانه ای بدون دماغه و دارای یک فرم آیرودینامیکی نامتعارف می باشد و طی مسیر ورود به جو تلاطمات و حرکت های نوسانی با دامنه بالا را تجربه می کند، ثبت و شناسایی پارامترهای پروازی آن از مسایل چالش برانگیز هوافضایی محسوب می شود. در این تحقیق با استفاده از سنسورهای ارزان قیمت میکروالکترومکانیکی در تست پرواز و همچنین با کمک شبیه سازی غیرخطی و دقیق رفتار پروازی کاوشگر به ثبت و شناسایی پارامترهای پروازی پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: واژه های کلیدی: کاوشگر فضایی، واحد اندازه گیری اینرسی، میکروالکترومکانیکی، اندازه گیری، شبیه سازی
  • محمد نوابی*، شهرام حسینی صفحات 85-95
    افزایش دقت و پایداری در تخمین آنلاین مدل یک فضاپیما، به دلیل هم زمانی وجود نامعینی در دینامیک سیستم و نویز در خروجی حس گرهای وضعیت، یکی از چالش های کنترل وضعیت است. یکی از روش های موثر تخمین این نوع از مدل های دینامیکی، روش کمترین مربعات خطا در ترکیب با فیلتر کالمن است. برای افزایش عملکرد روش تخمین ذکر شده، الگوریتم آنلاین فرا ابتکاری جدیدی بر اساس توسعه روش کمترین باقیمانده تعمیم یافته ارایه می گردد. این الگوریتم یک روش مبتنی بر تکرار است که با استفاده از اطلاعات مرحله قبل و بر اساس تجربه کاربر، و یا یک روش فرا ابتکاری آنلاین نوین، تعداد گام های حل دستگاه در زیر فضای کریلف را تعیین کرده و همگرایی کلی به پاسخ را بهبود می بخشد. برای بررسی دقت تخمین این روش، روش های کمترین باقیمانده تعمیم یافته ساده، گرادیان دو مزدوجی، گرادیان مزدوج مربعی و گرادیان دو مزدوجی پایدار مقایسه شده است، که روش فرا ابتکاری کمترین باقیمانده تعمیم یافته تطبیقی بیشترین دقت و پایداری در پاسخ را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کمترین باقی مانده تعمیم یافته تطبیقی، تخمین مدل، تخمین وضعیت، فرا ابتکاری
|
  • Hamed Hashemi Mehneh *, Amirreza Ghaedamini Harouni Pages 1-17

    The robust multi-disciplinary, multi-objective shape optimization of re-entry capsule with aero-thermodynamic, trajectory, stability and the geometry considerations are presented in this paper. In this research, the results of maximizing the volumetric efficiency of the capsules while minimizing the ballistic coefficient and the longitudinal stability derivative with considering uncertainties are discussed in presence of some constraints on geometry, heating load, and load factor. To reduce the time and cost of robust optimization, the Adaptive Monte Carlo Simulation technique is used which decreases the number of required evaluations within the robust optimization process. Utilizing the constrained multi-objective genetic algorithm will result in a collection of robust optimal solutions. The results show that the performance of obtained robust optimal configurations is in a way that the considered constraints aren’t violated with 99.8% of confidence level even in the presence of uncertainties.

    Keywords: robust optimization, Multidisciplinary Optimization, Uncertainty, Multi-Objective Optimization, Reentry capsule
  • Javad Shams *, Jafar Roshanian Pages 19-33

    In this paper, the hybrid control of the formation flying of spacecrafts has been investigated. The trajectory deflection of space asteroids, which are potentially life-threatening on Earth, are being actively pursued in recent scientific researches. To accomplish this mission, several methods have been proposed to date, in which case the use of gravity tractor is an indicator and hence the method is used in this paper. The formation flight of spacecrafts technology is a function of the relative dynamic equations, which are also used for its active control. In this way, the PID controller, which is widely used in various industries and inherently has robust properties, has been used as a base controller, and the fuzzy control has been used to improve its adjustment, which results in the results obtained. From simulation, the performance of the combined controller performance is effective.

    Keywords: Asteroid Deflection, Asteroid Apophis, Spacecrafts Formation Flying, Relative Dynamic of Motion, Fuzzy logic, PID-FUZZY Controller
  • Mohammad Naddafi Pour Meibody, Hassan Naseh * Pages 35-46

    Now, the required samples to achieve the specific precision of sensitivity analysis in design are performed based on trial and error methods. The purpose of this paper is to develop for determining the number of the required sample to achieve the specific precision of sensitivity analysis. Thus, in this paper, a new sensitivity analysis method is proposed based on the Progressive Latin hypercube Sampling (PLHS) and the convergence of the analysis results. For this purpose, a PLHS method has been developed. This cystic approach has led to a sensitivity analysis of accuracy, efficiency and speed in a variety of models with a large number of large parameters and large changes. Sensitivity analysis has been performed on the design of a hydrazine monopropellant thruster catalyst bed model as a case study. The results of this study indicate that in the sensitivity analysis based on the PLHS, the minimum population required for sensitivity analysis with specified accuracy can be determined. This leads to lower processing costs in the sensitivity analysis process, especially in complex models.

    Keywords: Sensitivity analysis, Progressive Latin Hypercube Sampling, Design of experiments, Catalyst Bed
  • Mojtaba Behzad Fallahpour, Hamid Dehghani *, Ali Jabbar Rashidi, Abbas Sheikhi Pages 47-56
    Reflectors are a very important tools in counteracting the space borne or airborne SAR imaging systems. Because they can be used in the form of decoy and camouflage protection designs due to their high level RCS. The remarkable thing on this mission is that the SAR radar is capable of sending the wave to earth in any direction, with any incident angle and in any frequency band, and capturing sensitive areas. The design of such an all-directional, multi-band reflector, and wide angles reflector is very complicated because the reflex function depends on various parameters such as the dimensions, shape and material of the reflector, the frequency, the incident angle, and the polarization of the radiated wave. Existing refractors generally have a high RCS in a particular direction at a specific frequency and at a narrow viewing angle. In this paper, we will attempt to design a refractor of all directions, multiple bands and wide angles using shape structures.
    Keywords: Space borne SAR, Reflector, Radar Cross Section, Multi Band, Wide Angle
  • Morteza Tayfi, Ghasem Kahe *, Mojtaba Merafrooz Pages 75-83
    Sounding rockets provide a useful platform for the aerospace research activities in which carry out a research payload to the space and recover it in the ground. In the flight path, it does scientific experiments and acquire the result for more analysis in the ground. All of the well-known aerospace centers around the world use frequently the various forms of sounding rocket to test and evaluate their sensitive space components. Actually, space qualification process of a space module is completed sometimes through a real space flight using the sounding rocket. In this paper the performance of a MEMS based inertial measurement unit (IMU) is investigated. The investigation result shows that using appropriate filtering, MEMS based IMU can measure appropriately the dynamic behavior of the sounding rocket. These data may be used for further identification and validation tests.
    Keywords: Sounding rocket, IMU, MEMS, Measurement
  • M. Navabi *, Shahram Hosseini Pages 85-95
    Increasing precision and stability in the online estimation of a spacecraft's model, due to the uncertainty and noise is one of the challenges in the attitude control of the space systems. The least squares error method in combination with the Kalman filter is one of the effective methods for estimating these types of dynamic models. Based on the development of the GMRES (generalized minimal residual) methods, in order to increase the performance of the estimation method, a newonline meta-heuristic algorithm is proposed. The algorithm is an iterative-based method that uses previous step information based on user experience, or a new online meta-heuristic method which determines the number of steps to solve the matrix equations system in the Krylov subspace and improves overall convergence to the response. In order to evaluate the accuracy of this estimation method, the GMRES, Bi-CG (Bi Conjugate Gradient), CGS (Conjugate Gradients Squared), BI-CGSTAB (Bi Conjugate Gradient Stabilized) methods are compared that the online meta-heuristic GMRES method shows the highest accuracy and stability in the estimation.
    Keywords: Adaptive GMRES, Model Estimation, attitude estimation, Meta-heuristic