فهرست مطالب

نشریه دانش و فناوری هوافضا
سال نهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/09/01
  • تعداد عناوین: 20
|
  • احسان بنی اسدی*، فاطمه بابایی، محمدرضا پاکمنش، حمید مسفروش صفحات 7-21

    یکی از چالش های طراحی و ساخت ماهواره ها؛ تغییرات شار های حرارتی وارد بر بدنه است. به منظور کاهش اثرپذیری ماهواره از محیط اطراف، از عایق های چندلایه استفاده می شود. نحوه اتصال پتوهای عایق تاثیر قابل توجهی بر عملکرد حرارتی دارند. هدف اصلی این پژوهش تعیین شرایطی است که تحت آن کمترین مقدار ضریب نشر موثر و شار حرارتی در عایق های چند لایه حاصل شود. به همین منظور چندین طرح اتصال دوخت مدلسازی شده است و طرح اتصال لایه به لایه به عنوان بهترین طرح اتصال بین پتوهای عایق تعیین شد. همچنین به منظور اعتبارسنجی، مدل بدون دوخت و طرح اتصال لایه به لایه با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. انحراف نتایج مدل عددی از نتایج تجربی کمتر از 9 درصد است. به منظور ارزیابی عملکرد عایق چندلایه، اثر تعداد لایه ها، اثر ضخامت لایه ها و جنس مواد نیز تحلیل شده است. همچنین، به دلیل سیکل دمایی در محیط اطراف ماهواره دو حالت شرایط محیطی گرم و سرد لحاظ شده است. نتایج نشان می دهد طرح اتصال لایه به لایه با تعداد 12لایه که در حالت محیطی گرم شار حرارتی 2.0216 وات بر متر مربع و ضریب نشر 0.0037 و در حالت محیطی سرد شار حرارتی 2.360 وات بر متر مربع و ضریب نشر 0.0048 دارد، بهترین طرح اتصال می باشد.

    کلیدواژگان: عایق چندلایه، ضریب نشر حرارتی موثر، کنترل حرارتی ماهواره، جنس لایه بازتابنده
  • محمد رزمجویی، زهیر صبوحی*، محمد شهبازی صفحات 23-93

    تمرکز این مقاله بر بهینه سازی گرین سوخت جامد بر مبنای کدهای سرعت بالا است. یکی از راهکارهای طراحی موتور سوخت جامد با عملکرد بالا، طراحی گرین بهینه برای آن است، به طوریکه از طرفی بیشترین سطح سوزش فراهم شده و از طرف دیگر سایر الزامات مانند استحکام مکانیکی و ساخت پذیری گرین نیز تامین گردد. یکی از متداول ترین انواع گرین، شکل ستاره ای است. برای بهینه سازی موتور سوخت جامد با گرین ستاره ای، یک مدل برای شبیه سازی گرین مورد نیاز است تا در هر لحظه، سطح سوزش سوخت را ارایه دهد. یکی از رو ش های شبیه سازی سطح سوزش سوخت، مدل سازی آن در نرم افزارهای CAD و استخراج سطح سوزش با استفاده از ابر نقاط است. این روش حجم محاسباتی بالایی داشته و بکارگیری آن در الگوریتم بهینه سازی که خود یک روش عددی تکراری است، عملا زمانبراست. برای رفع این مشکل، در این مقاله از یک مدل پارامتریک هندسی برای محاسبه سطح سوزش و جریان داخلی صفر بعدی با در نظر گرفتن سوزش فرسایشی استفاده شده است. مشخصه بارز این مدل، سرعت بالای محاسبات آن است که در کوپل با الگوریتم های بهینه سازی کارآیی بالایی خواهد داشت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که این مدل هندسی پارامتریک، با وجود حجم محاسباتی بسیار پایین تر نسبت به مدل ابر نقاط، از دقت بالایی نیز برخوردار است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی موتور، سوخت جامد، گرین ستاره ای، مدل پارامتریک
  • محمود عدمی، علی زمانی قراقوشی، بهروز شهریاری* صفحات 41-51

    در این تحقیق یک مرحله از توربین دو مرحله ای یک موتور توربوجت خاص با دو تغییر شکل مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. تغییر شکل اعمالی در مرحله، به این صورت است که به تیغه های روتور و استاتور، هر دو در یک جهت مشخص انحنایی با زاویه انحنای 20 درجه مثبت و 20 درجه منفی اعمال شده است. فشار استاتیک، فشار کل، خطوط جریان، راندمان آیزنتروپیک، دبی جرمی، توان و برخی پارامتر های دیگر، در مدل سازی بررسی شده اند. تغییر شکل های اعمالی، توزیع جرم را در راستای شعاعی تغییر می دهد و با ایجاد یک گردیان فشار در راستای شعاعی نیرویی در همین راستا ایجاد می شود. با بررسی خطوط جریان مشخص شد، در یکی از حالت ها جریان های ثانویه به سمت مرکز تیغه کشیده می شود. گردابه ناشی از لقی نوک نیز متاثر از نیروی شعاعی ایجاد شده بوده و شدت و گستردگی آن در حالت های مختلف متفاوت است. در هر دو حالت کاهش راندمان اتفاق افتاده است و همچنین دبی جر می و توان توربین نیز کاهش یافته است. سپس پایداری کمپرسور نیز به صورت کلی بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که عملکرد کمپرسور به خط سرج نزدیک تر شده است و لازم است در انتخاب نحوه تغییر شکل این مسئله نیز مد نظر باشد.

    کلیدواژگان: موتور توربوجت، توربین محوری، انحنای تیغه، عملکرد، نقطه طرح
  • علی میرمحمدی*، جواد منصوری زاده صفحات 53-64

    انژکتورهای پیچشی مماسی انتها-باز و انتها-همگرا به صورت گسترده در موتورهای درونسوز مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از انژکتورهای پیچشی فشاری شامل: ورودی های مماسی، محفظه چرخش، بخش همگرا و اوریفیس خروجی هستند. در این مقاله شبیه سازی و مقایسه جریان سیال در داخل انژکتور انتها-باز و انتها-همگرا برای پاشش سوخت کروسین در شرایط عملیاتی یکسان با استفاده از روش حجم سیال (VOF) انجام شده است. نتایج شبیه سازی های وابسته به زمان (ناپایا) نشان دادند، زمان خروج کروسین از انژکتور انتها-باز 1.8 میلی ثانیه و در انژکتور انتها-همگرا 4 میلی ثانیه است. نتایج شبیه سازی های مستقل از زمان (پایا) در فشارهای تزریق مختلف نشان دادند، انژکتور انتها-باز در فشار تزریق MPa 0.05 به حالت پایدار می رسد در حالی که انژکتور انتها-همگرا در فشار تزریق MPa 0.3 به حالت پایدار خود می رسد. اما سرعت خروج کروسین در انژکتور انتها-باز به مراتب از انژکتور انتها-همگرا کمتر است که این امر، موجب کاهش نیروی ایرودینامیکی وارد شده به لایه سوخت خروجی از انژکتور شده و باعث کاهش اتمیزاسیون سوخت در انژکتور انتها-باز در مقایسه با انژکتور انتها-همگرا می شود.

    کلیدواژگان: انژکتور پیچشی مماسی، انژکتور انتها-همگرا و انتها-باز، شبیه سازی، VOF، کروسین
  • امیرحمزه فرج الهی*، رضا فیروزی صفحات 65-76

    در این پژوهش به بررسی رفتار پاشش سوخت دیزل و بیودیزل در یک محفظه احتراق استوانه ای حجم ثابت برای سوراخ نازل دارای شیار به منظور بهبود خواص فواره سوخت و عملکرد موتور دیزل با کمک دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. بدین منظور خصوصیات ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک فواره سوخت دیزل و بیودیزلبرای هندسه سوراخ نازل ایجادشده به صورت عددی و به کمک نرم افزارهایای وی ال فایر و متلب مدل سازی و مورد تحلیل قرار گرفته است. ابتدا جریان سوخت مایع درون افشانه دارای سوراخ نازل استوانه ای و مخروطی همگرا مدل سازی شده و در ادامهاز سوخت دیزل و بیودیزل در سوراخ نازل دارای شیار استفاده شده است. نتایج عددی حاصل نشان می دهند که در این حالت بیودیزل دارای طول نفوذ کمتر و قطر ذرات و زاویه مخروطی فواره بیشتری می-باشد. بنابراین خصوصیات ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک فواره سوخت های مختلفباایجاد شیار می توانند بهبود یافته و کنترل شوند. نتایج عددی و داده های تجربی در تحقیقات پیشین اعتبارسنجی شده اند.

    کلیدواژگان: سوراخ نازل انژکتور، شیار، دیزل، بیودیزل، فواره
  • محمد شفیعی دهج*، محمدعلی ملایی، بهراد حقیقی صفحات 77-87

    پمپ های گریز از مرکز در اکثر صنایع وظیفه جابه جایی سیالات را به عهده داشته و سهم قابل توجهی در میزان انرژی مصرفی دارند. یکی از مسایل حایز اهمیت در تبیین پمپ های گریز از مرکز، مرحله ی راه اندازی آن است. در این مرحله پمپ به صورت گذرا عمل می کند. بازه ی زمانی که لازم است تا سرعت چرخشی پمپ به حالت دایمی برسد را بازه راه اندازی پمپ می گویند. در مرحله ی راه اندازی، ممکن است به علت ایجاد نوسانات فشار، تجهیزات هیدرولیکی دچار آسیب گردند. بنابراین مطالعه ی عملکرد پمپ ها در بازه ی زمانی گذرا امری ضروری بنظر می رسد. در پروژه ی حاضر با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی عملکرد پمپ طی بازه زمانی راه اندازی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده این است که در اثر افزایش مدت زمان راه اندازی پمپ، بیشینه ی فشار ایجاد شده در پمپ کاهش می یابد و با افزایش طول لوله در پایین دست جریان، مقدار فشار ایجاد شده در پمپ افزوده می شود و در نهایت با افزودن مقداری مشخص ناخالصی به آب و اجرای تحلیل جریان دو فازی، بیشنه توان مورد نیاز پمپ افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: پمپ گریز از مرکز، شبیه سازی عددی، زمان راه اندازی، دینامیک سیالات محاسباتی
  • مجتبی دهقان منشادی*، علی گلستانی، محمدحسین زینلی صفحات 89-99

    طراحی هواپیما بر اساس ملاحظات مربوط به اسپین یکی از مهمترین بخش های طراحی می باشد. خروج از اسپین نیازمند مهارت خلبان و عملکرد خوب مجموعه دم در زوایای حمله بالا می باشد. یکی از تست های مهم در طراحی پرنده ها، بررسی فیزیک اسپین پرنده و توانایی در خروج از آن می باشد. در این پژوهش شرایط اسپین هواپیمای آموزشی PC-21 در فاز اسپین توسعه یافته مورد مطالعه عددی و تیوری قرار گرفته و یافته های مطالعاتی با نتایج تست پروازی مقایسه شده است. اسپین هواپیمای مذکور از نوع چپگرد بوده و بیشینه زاویه انحراف رادر 25 درجه می باشد. تیوری مسئله نشان می دهد که اسپین این پرنده در زاویه 30 درجه رخ می دهد. این در حالی است که داده های تست پروازی و آنالیزهای عددی این تحقیق محدوده رخداد اسپین را در زوایای 40 تا 65 درجه نشان می دهد. در واقع این تحقیق توانایی روش های عددی در جریان سیال را در تخمین پدیده اسپین به خوبی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: اسپین، توسعه یافته، رادر، هواپیمای آموزشی، روش عددی
  • میراعلم مهدی*، مجید رحیمی صفحات 101-113

    در این مقاله تاثیر گرمایش آیرودینامیکی به توزیع دمای داخل کابین پرنده مافوق صوت در حالت های مختلف عایق بندی، وجود نیروی گرانش و ارتفاع پروازی به روش دینامیک سیالات محاسباتی با رویکرد حجم محدود پرداخته شده است. برای حل همزمان معادلات در جامد و سیال، از شرط مرزی کوپلینگ در دیواره ی پوسته استفاده شده است. هوا به صورت گاز ایده-آل فرض شده و رابطه بوزینسک برای تغییرات چگالی آن با دما بکار گرفته شده است. تغییرات توزیع دمای درون کابین با لحاظ انتقال حرارت جابجایی آزاد به صورت گذرا تا لحظه پروازی 70 ثانیه شبیه سازی شده است. نتایج به صورت توزیع دما در مقاطع میانی مدل و نمودارهای دما-زمان و دما-مکان در مقاطع میانی و زمان های گوناگون ارایه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که استفاده از عایق موجب کاهش دمای یک نقطه مشخص از کابین به میزان 175 درجه در لحظه پرواز 20 ثانیه می شود. در این تحقیق از دو روش تجربی و عددی برای صحه گذاری روی توزیع دما در درون مدل و خارج مدل استفاده شده که دقت خوبی را در نتایج نشان می دهد.

    کلیدواژگان: گرمایش آیرودینامیک، جابجایی آزاد، مافوق صوت، ماوراءصوت، دینامیک سیالات محاسبات
  • روح الله پوربافرانی*، رامین رامیار، علی اکبر موسویان صفحات 115-124

    امروزه پرنده های بدون سرنشین عمود پرواز بدلیل قابلیت بالا در مانوردهی و ساختار نسبتا ساده، در بسیاری از زمینه ها مورد توجه قرار گرفته اند. بدلیل رفتار شدیدا غیر خطی زیر سیستم ها و همچنین تحت کمبود عملگر بودن سیستم کنترلی، کنترل این پرنده ها بخصوص در شرایط اغتشاشی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پژوهش پیش رو به بررسی امکان استفاده از مکانیزم های پایدارساز مجزا با ساختار بسیار ساده، بجای استفاده از کنترلرهای پیچیده، در بهبود عملکرد پرنده های بدون سرنیشین ،طی پرواز در مسیر مشخص و با وجود اغتشاشات محیطی می پردازد. سیستم مورد بررسی یک کوادروتور بوده و دو مکانیزم پایدار ساز مورد استفاده عبارتند از 1-پایدار ساز پاندولی کروی و 2-پایدارساز صلیبی با دو جرم متحرک. در پژوهشهای انجام شده در زمینه پرنده های بدون سرنشین، استفاده از مکانیزم در پایدارسازی کوادروتور بسیار محدود بوده و طراحی، مدلسازی، پیاده سازی و کنترل مکانیزم های پایدار ساز نوآوری اصلی صورت گرفته در این پژوهش می باشد. در مقاله حاضر با طراحی کنترلر مناسب برای هر یک از مکانیزم های پایدارساز، عملکرد سیستم تحت شرایط اغتشاش محیطی بررسی و مقایسه می گردد. نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان می دهد که با استفاده از مکانیزم های پایدار ساز معرفی شده، مسیر پروازی مطلوب پرنده بدون نیاز به روش های کنترلی پیچیده به خوبی ردیابی می شود.

    کلیدواژگان: کوادروتور، مکانیزم پایدارساز، کنترل، تعقیب مسیر، شبیه سازی
  • حامد رحمانی*، سید مجید میرحسینی، محسن دهقانی محمدآبادی صفحات 125-136

    اکنون تلاش های تحقیقاتی بسیاری برای درک دلایل وقوع سوانح هوایی انجام شده است. درحالی که در برخی از مطالعات، بینش های مفیدی پیرامون سوانح ارایه شده است، اما اگر به آن ها از دید مبتنی بر رویداد نگاه گردد این گزارشات درک صحیحی از سوانح را ارایه نمی دهند. سوانح هوایی در ایران به ویژه در دو دهه اخیر کاهش معنی داری را در تعداد سوانح و یا تلفات ناشی از آن ها نشان نمی دهد؛ از همین رو در این پژوهش به مهم ترین دلایل عمده ی وقوع سوانح هوایی بالگرد در کشورمان، ایران، پرداخته شده است. به این منظور در ابتدا، با استفاده از نرم افزار استاتیستیکا، حالت ها و عواملی که احتمالا با سوانح مرگبار و غیرمرگبار مرتبط هستند شناسایی می شوند؛ در این نرم افزار به طور خودکار حالت ها، نشانه ها و کدهای اطلاعات مربوط به سوانح در یک پایگاه داده شناسایی شده و اطلاعات به صورت خودکار طبقه بندی می شود. مدل تولید شده توسط این نرم افزار، برای 6200 سانحه بالگرد که در بین سال های 1982 تا 2020 رخ داده است، اعمال شده است. برای درک بهتر دلایل وقوع سوانح، یک رویکرد مبتنی بر حالت برای بررسی شکاف های منطقی موجود یا موارد نادیده گرفته شده ارایه گردیده و سوابقی که به طور بالقوه پر از اشتباهات است مورد بررسی قرار می گیرد. هم چنین روش هستی شناسی سوانح هوایی و مدل سازی مبتنی بر حالت با ابزار یادگیری ماشین که روشی نوین در این حوزه بوده برای دستیابی به نتایج مطلوب تر بکار گرفته شده است.

    کلیدواژگان: مدلسازی سوانح هوایی، بالگرد، هستی شناسی سوانح، رویکرد مبتنی بر حالت
  • مهران نصرت الهی*، میثم دلالت صفحات 137-152

    ردگیری هدف برای پهپادهایی که به سنسور تصویری مونوکولار (یا تک چشمی) مجهز هستند، دشوار است چرا که سنسور نمی تواند برد میان خود و هدف را با دقت مناسب اندازه گیری کند. این مساله در ردگیری اهداف مانوری در فضای سه بعدی تشدید می شود. برای رفع این مشکل، دقت مدل های دینامیکی برای پیش بینی حرکت و مانور هدف از اهمیت بالایی برخوردار می شود. این دقت می تواند با پیچیده تر شدن و نزدیک شدن معادلات دینامیک به دینامیک واقعی وسیله اتفاق افتد یا از طریق به کار بردن مدل های مناسب برای مدل کردن شتاب و مانور هدف انجام شود. ما در این مقاله، با شبیه سازی های عددی و فیتلر کالمن غیرخطی خنثی (UKF)، عملکرد سه مدل دینامیکی مختلف را با مدل اندازه گیری یک دوربین مونوکولار در ردگیری یک هدف مانوری جرم -نقطه ای بررسی و مقایسه کرده ایم. این مدل ها از لحاظ دستگاه مختصات و مدل در نظر گرفته شده برای مدل سازی شتاب هدف متفاوت هستند. زمان اجرا و مجذور میانگین مربعات خطا به عنوان معیارهای مقایسه بین این مدل ها در نظر گرفته شده اند.

    کلیدواژگان: ردگیری هدف، فیلتر کالمن غیرخطی، فیلتر کالمن خنثی، سنسور تصویری، تخمین حرکت
  • ایوب عبدلی حسین آبادی، محمدباقر منهاج، سید علی ظهیری پور* صفحات 153-163

    مشخص کردن حداکثر زمان ممکن برای نگه داری سامانه های ناوبری اینرسی در انبار، پیش از کالیبراسیون مجدد، یکی از دغدغه های مهم در صنعت هوافضا محسوب می شود، زیرا افزایش این زمان کمک می کند تا بخش زیادی از هزینه های مربوط به حمل آن ها از انبار به آزمایشگاه کالیبراسیون و برگرداندن دوباره آن ها کاهش یابد. از طرفی کاهش زمان نگه داری آن ها در انبار نیز به دلیل آن که باعث تغییرات کمتر ضرایب کالیبراسیون می گردد، منجر به افزایش دقت ناوبری در هنگام نیاز به آن ها برای استفاده روی وسیله پروازی مد نظر خواهد شد. بنابراین، انتخاب مناسب این زمان ماندگاری برای ایجاد یک مصالحه، بین هزینه و میزان خطا یک امر ضروری و مهم خواهد بود. در این مقاله با انتخاب یک آنالیز حساسیت، موسوم به آنالیز مونت کارلو و با در اختیار داشتن اطلاعات مربوط به ضرایب کالیبراسیون ماهانه حسگرهای ناوبری در زمانی حدود یک الی دو سال، ضمن استخراج رابطه بین مدت زمان نگه داری سامانه ناوبری اینرسی در انبار و حداکثر عدم قطعیت خطا، بازه کالیبراسیون آن ها به صورت تحلیلی استخراج می شود.

    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، آنالیز مونت کارلو، دقت ناوبری، کالیبراسیون، سامانه ناوبری اینرسی
  • میرابوالفضل مختاری*، مهرداد طاهری صفحات 165-175

    در این مقاله مدل آزمایشگاهی جهت تعقیب شی هدف متحرک با استفاده از پردازش تصویر طراحی و ساخته شده است. امروزه پردازش تصویر به عنوان یک ابزار مهندسی در ابزارهای دیجیتال و در شبکه های کامپیوتری، برای کنترل ابزارهای صنعتی دیگر از قبیل کنترل ربات های پرنده به کار می رود. موبایل ربات ها با استفاده از پسخوراند پردازش تصویر میتوانند در زمینه تعقیب اهداف و شناسایی مورد استفاده قرار گیرند. در این مقاله با استفاده از پردازش تصویر خطای فاصله بین ربات زمینی و ربات پرنده محاسبه شده و به صورت پسخورد به کنترل کننده ربات تعقیب کننده داده شده است. مدل سازی دینامیکی ربات تعقیب کننده انجام شد و در ادامه با شبیه سازی به بررسی عملکرد سه کنترل کننده PID، PID-فازی و بهینه خطی پرداخته شده است. با توجه به شبیه سازی صورت گرفته عملکرد کنترل کننده PID دارای زمان پاسخ کمتری نسبت دیگر کنترل کننده ها است. در نهایت کنترل کننده PID بر روی ربات تعقیب کننده پیاده سازی شده است تا به صورت بلادرنگ شی هدف را تعقیب نماید و شی هدف از دید ربات تعقیب کننده خارج نمی شود.

    کلیدواژگان: سامانه پردازش تصویر، تعقیب هدف متحرک، کنترل کننده PID، تعقیب
  • محمد فاتحی*، علیرضا طلوعی، بهروز کشته گر صفحات 177-192

    در نظر گرفتن عدم قطعیت یک بخش جداناپذیر در مسایل طراحی صنعتی و نزدیک به واقعیت است. در نظر نگرفتن این عدم قطعیت‏ها در طراحی می‏تواند منجر به کاهش کارایی سامانه و حتی بدتر در برخی از مسایل موجب شکست ماموریت به طور کامل شود. در پژوهش حاضر به پیاده‏ سازی یکی از روش‏های طراحی تحت عدم قطعیت یعنی بهینه سازی بدترین حالت برای طراحی یک سامانه پیشرانش تک مولفه ای آب اکسیژنه پرداخته شده است. روش پیشنهادی در این پژوهش شامل دو نوع عدم قطعیت شناختی و غیر شناختی نیز می‏شود. این روش با جداسازی پارامترها و متغیرهای طراحی برای هر سه نوع بیان عدم‏قطعیت تنک،تک بازه و چند بازه‏ای به جستجوی نقطه بهینه به کمک الگوریتم ژنتیک می‏پردازد. طراح در انتخاب نوع توزیع بی تاثیر بوده و نوع توزیع بسته به داده‏ها‏ی موجود تعیین می‏شود. به عبارت دیگر حتی عدم قطعیت در نوع توزیع و پارامترهای آن نیز مدنظر قرار گرفته است. همچنین برای تخمین پارامترهای توزیع از روش مبتنی بر حداکثر درست‏نمایی استفاده می ‏شود.

    کلیدواژگان: طراحی تحت عدم‏قطعیت، بهینه سازی بدترین حالت، سامانه پیشرانش پراکسید هیدروژن، عدم قطعیت شناختی، عدم قطعیت داده‏ های بازه ‏ای
  • رضا زردشتی*، حسین کردجزی، ابراهیم صبوری دارابی صفحات 193-206

    در این مقاله با استفاده از دینامیک مسئله سه جسم و نقاط لاگرانژی سیستم زمین- ماه، به بررسی مسیرهای بهبودیافته در حضور اغتشاشات برای رسیدن از یک مدار LEO به مداری در نزدیکی ماه به نام لونار پرداخته شده است. برای این منظور، نقطه لاگرانژی L1 در سیستم مزبور به دلیل موقعیت مناسب، نقش واسطه را برای انتقال مورد نظر ایفا می کند، بدین صورت که ابتدا معادلات حرکت سه جسم محدود برای رسیدن از مدار LEO به مجاورت L1 و سپس برای رفتن از مدار لونار به L1 حل می گردد، در نهایت از ویژگی مدارهای پریودیک حول L1، برای اتصال دو مسیر استفاده می شود تا مسیر یکپارچه مورد نظر حاصل شود. در ادامه و به منظور نزدیک شدن به شرایط واقعی مسیله، مدل اغتشاشات نیز به معادلات حرکت مسئله سه جسم محدود اضافه می گردند تا تاثیر آن در نتایج حاصله مورد بررسی قرار گیرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ایمپالس مورد نیاز جهت انتقال مورد نظر، حتی در حضور اغتشاشات نیز بهتر از روش هوهمان بدست می آید.

    کلیدواژگان: مسئله سه جسم محدود، نقاط لاگرانژی، سیستم زمین- ماه، مسیرهای بهبود یافته، اغتشاشات
  • محمدرضا کارآموز راوری*، احمدرضا کشاورز روبهقانی، رضا دهقانی صفحات 207-220

    علی رغم خواص منحصر به فرد مواد سلولی، وجود حفره های نامنظم، کنترل خواص ا ین مواد را دشوار و کاربرد آن ها را محدود ساخته است. هرچند که استفاده از مواد مشبک، ا ین محدود یت را برطرف ساخته، ولی به دلیل هندسه پیچیده، تولید نمونه های فلزی از ا ین مواد با روش های سنتی امکان پذ یر نبوده و استفاده از روش های تولید افزودنی مستقیم نیز بسیار هز ینه بر است. در این پژوهش به منظور تولید و مشخصه یابی ساختارهای مشبک فلز ی ارزان از فرآ یند تولید افزودنی غیر مستقیم، متشکل از دو روش تولید افزودنی رسوب مذاب و ر یخته گر ی ثقلی، استفاده شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر کیفیت نمونه نهایی، از طریق آزمایشات تجربی و شبیه سازی عددی، بررسی می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی مبین آن است که با کاهش زمان بارریزی و افزایش دمای مذاب، دمای قالب، ارتفاع سیستم راهگاه و قطر پیوند ها، درصد پر شدن قالب افزایش می یابد. در نمونه های ساخته شده، با کاهش قطر پیوند اختلاف بین قطر در الگوهای فداشونده و قطر طراحی، به خصوص برای پیوندهای افقی، به شدت افزایش می یابد. در خصوص نمونه های فلزی، اختلاف قطر پیوند با قطر طراحی بیشتر ناشی از فرآیند تولید افزودنی بکار رفته بوده و خطای ایجاد شده بواسطه فرآیند ریخته گری تنها 2/2 درصد می باشد. همچنین با استفاده از این فرآیند تولید ساختار های مشبک فلزی با قطر کمتر از 3 میلی متر ممکن نیست. تصاویر میکروسکوپی تهیه شده حاکی از آنست که عیوب ایجاد شده در نمونه ها عمدتا از نوع عیب نیامد بوده که برای ساختارهای BCC و BCCZ در صفحه فوقانی و برای ساختار SC در پیوندهای افقی اتفاق می افتد.

    کلیدواژگان: تولید افزودنی غیر مستقیم، رسوب مذاب، ریخته گری ثقلی، نرم افزار پروکست، مواد مشبک
  • مهدی مندعلی*، احمد حقانی صفحات 221-231

    سازه های کامپوزیتی به دلیل ویژگی های عالی نظیر انعطاف پذیری و نسبت استحکام به وزن بالا و همچنین اهمیتی که در صنایع دارند، همواره مورد توجه قرار گرفته اند. کیفیت کامپوزیت ها در اثر عیوبی که در آن ها حین تولید یا بارگذاری بوجود می آید، کاهش می یابد. عیب تورق که یکی از مهمترین و متداول ترین عیوب موجود در کامپوزیت ها می باشد، ممکن است تحت بارگذاری نظیر بارگذاری خمشی با رشد نیز همراه باشد که این خود باعث ایجاد شکست در کامپوزیت ها می شود. در این تحقیق رشد تورق یک صفحه ی کامپوزیتی دایره ای مورد بررسی قرار گرفت. هندسه ی تورق دایره ای شکل و بارگذاری از نوع خمشی فرض شد. معادلات غیرخطی حاکم ابتدا با در نظر گرفتن تیوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم بدست آمدند و سپس با استفاده از روش هموتوپی طیفی حل شدند. علاوه براین، اثرات شعاع و عمق تورق روی نرخ رهایش انرژی بررسی گردید و مشاهده شد که با افزایش شعاع تورق، نرخ رهایش انرژی تا شعاع تورق بحرانی 7/0 افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. همچنین با افزایش عمق تورق از 14/0 به 48/0 نرخ رهایش انرژی افزایش می یابد. نتایج این تحقیق مطابقت خوبی را با نتایج اجزای محدود و نتایج تحلیلی دیگر نشان داد.

    کلیدواژگان: صفحه ی کامپوزیتی دایروی، تورق دایره ای شکل، بارگذاری خمشی، تئوری تغییرشکل برشی مرتبه سوم، روش حل هموتوپی طیفی
  • محمد جباری، منیژه ذاکری* صفحات 233-242

    کاربرد ربات های پیوسته1 دارای ساختار مکانیکی انعطاف پذیردر صنایع هوا فضا روز به روز گسترده تر می شود و اخیرا در بازرسی مخازن سوخت هواپیماها و کاوش گرهای فضایی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مقاله رفتار سینماتیکی و فضای کاری ربات پیوسته ی تک بخشی مکانیزم تاندونی2 مطالعه شده است. جهت تحلیل سینماتیکی از روش انحناء ثابت3 که یکی از روش های موثر و دقیق برای تحلیل ربات های پیوسته به خصوص در حالت بی وزنی می باشد، استفاده شده است. همچنین میزان کشش و خمش لینک های فرعی ربات پیوسته در حالت تک بعدی و سه-بعدی بصورت تابعی از زمان بررسی شده است. طبق نتایج شبیه سازی ها، میزان تغییر طول لینک ها با طول اولیه ی 40 میلی متر به ترتیب افزایش 39.1درصدی و کاهش به میزان 17.8 و 21.2 درصد داشته است. بر این اساس و طبق روش انحناء ثابت تخمین میزان کشش و خمش در طی بازه ی زمانی مشخص برای انواع مواد مختلف امکان پذیر می گردد. بعلاوه، خطای دسترسی به نقطه ی هدف برای مقدار بهینه زوایای خمش و چرخش که معادل〖67/35〗^° و〖-40/89 〗^° بدست آمده اند، تقریبا صفر شده است که نشان دهنده ی دقت بسیار بالای مدل سازی ربات پیوسته بر مبنای روش انحناء ثابت است. همچنین، حرکت انتهای ربات سطح فضای کاری کروی را با دقت 1 میلی متر پوشش می دهد که میزان کنترل پذیری بسیار بالایی را برای کاربردهای فضایی فراهم می آورد. بر اساس نتایج بدست آمده، دقت حرکت ربات پیوسته در محیط هایی با ساختار پیچیده و فضاهای محدود افزایش می یابد و مدل ارایه شده می تواند به عنوان مدل پایه برای ربات های پیوسته چند بخشی نیز مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: مدل سازی، ربات پیوسته، انعطاف پذیر_ فضای کاری، سینماتیک
  • محمد بوالحسنی*، علی ترکاشوند، کامران دانشجو، روح الله طالبی توتی صفحات 243-254

    در این مقاله افت انتقال صوت از یک پوسته استوانه ای جدار نازک با طول بی نهایت با استفاده از تیوری سه بعدی الاستیسیته مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. پوسته بوسیله یک موج صوتی صفحه ای تحریک می شود درحالیکه در مجاورت یک جریان خارجی قرار دارد. درگام نخست معادلات حرکت استوانه در سه راستا بدست آمده است. با استفاده از تجزیه هلمهوتز، معادله حرکت را به دو معادله موج مجزا تجزیه کرده و با حل جداگانه هرکدام از این معادلات می توان میدان جابجایی و تنش را بدست آورد. این روش رفتار ارتعاشی پوسته ها را نسبت به دیگر تیوری ها از جمله تیوری کلاسیک و مرتبه اول و سوم برشی، به دلیل در نظر گرفتن از اثرات چرخش و برش، دقیق تر توصیف می کند. به منظور صحت سنجی، نتایج مطالعه حاضر با نتایج تیوری کلاسیک مقایسه شده است. قابل مشاهده است که نتایج این تحقیق و تیوری کلاسیک با یکدیگر همخوانی خوبی دارند. همچنین تیوری کلاسیک به علت چشم پوشی از اثرات چرخش و برش در فرکانس های بالا از دقت خوبی برخوردار نیست. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضخامت پوسته، به دلیل افزایش سفتی خمشی پوسته افت انتقال صوت افزایش یافته است. عدد ماخ به علت ایجاد سفتی منفی باعث کاهش افت انتقال صوت در ناحیه سفتی کنترل می شود و بالعکس بعلت ایجاد دمپینگ در سازه باعث افزایش افت انتقال صوت در ناحیه جرم کنترل می شود . علاوه براین افزایش عدد ماخ منجر به افزایش فرکانس-های بحرانی و انطباقی می گردد.

    کلیدواژگان: تئوری سه بعدی الاستیسیته، افت انتقال صوت، موج صفحه ای صوتی، تجزیه هلمهولتز
  • مجید عاروان، مجتبی فرخ*، سعید ایرانی صفحات 255-266

    با رشد روزافزون تکنولوژی و جمعیت، نیاز بشر به منابع انرژی مدام در حال افزایش است. منابع انرژی تجدیدپذیر بهترین گزینه برای تامین این نیازها هستند. استفاده از مواد پیزوالکتریک برای تبدیل ارتعاشات محیط به انرژی الکتریکی یکی از راه کارهای موجود است. در مقاله حاضر، بهینه سازی از نوع شکل برای تیر یکسر گیردار بایمورف صورت پذیرفته است. فرض شده است که این تیر تحت تحریک پایه هارمونیک قرار دارد. در این مقاله سیستم برداشت انرژی به همراه مدار الکتریکی در نرم افزار کامسول شبیه سازی شده است. در این نرم افزار شتابی به صورت هارمونیک و با فرکانس های مختلف به تکیه گاه تیر وارد می شود و در هر فرکانس تحریک، ولتاژ و جریان و توان الکتریکی سیستم بدست می آید و سپس سعی بر این بوده است که با تغییرات طول، عرض و نسبت ضخامت توان بیشتری حاصل شود. هدف این مقاله، به دست آوردن حالت بهینه تر برای ساختمان تیر جهت به دست آوردن توان بیشتر است. این امر معمولا از طریق روش های بهینه سازی صورت می گیرد. از بین چهار روش بهینه سازی که مورد مطالعه قرار گرفته روش بهینه سازی محدود توسط تقریب درجه دوم بهینه تر و هزینه محاسباتی کمتری ارایه می نماید. در این تحقیق روش های مختلف بهینه سازی همگی مرتبه صفر می باشند که فقط از مقدار تابع هدف استفاده می کنند.

    کلیدواژگان: برداشت کننده انرژی، پیزوالکتریک، توان الکتریکی، بهینه سازی، مقاومت الکتریکی
|
  • Ehsan Baniasadi *, Fateme Babaie, MohammadReza Pakmanesh, Hamid Mesfrosh Pages 7-21

    One of the challenges in design and construction of satellites is the variation of heat fluxes over the body. Multilayer insulation is used to reduce the impact of environment on the satellite. The connection type of insulation blankets has a considerable effect on the thermal performance. In this paper, the effect of sewing patterns on the thermal performance of multilayer insulators is investigated. The main purpose of this study is to determine the conditions under which the minimum effective emittance coefficient and heat flux of multilayer insulations can be obtained. In this regard, several stitching joint patterns have been modeled and the layer-by-layer model is identified as the best bonding scheme for the insulation blankets. Moreover, the experimental data on no-seam and layer-by-layer patterns are used to validate the numerical models. Deviation of numerical results from experimental data is less than 9%. The effects of the number of layers, thickness and properties of the materials are analyzed. Moreover, due to the temperature cycle in the space, both hot and cold conditions are considered. The results indicate that the layer-by-layer joint pattern with 12 layers has the best thermal performance, i.e. in hot cycle the heat flux and emission coefficient are 2.0216 W / m2 and 0.003653, and in cold cycle the heat flux and emission coefficient are 2.36 W / m2 and 0.004784, respectively.

    Keywords: Multi-layer insulation, Thermal control of the satellite, Netting spacer, Metalized reflector, Effective emittance
  • MOHAMMAD RAZMJOOEI, Zoheir Saboohi *, Mohammad Shahbazi Pages 23-93

    In this article, the focus is on optimizing solid-fuel grain based on high-speed codes. One of the ways to design a high-performance solid fuel engine is to design the optimal grain for it, so that the highest burning area is provided, and on the other hand other requirements such as mechanical strength and build ability of the grain are provided. One of the most common types of grain is the star shape. To optimize a solid-fuel engine with a star grain, a model is needed to simulate the grain to provide the burning area at any given time. One of the methods of simulating the burning area is modeling it in CAD software and extracting the burning area using cloud points. This method has a high computational volume and its application in optimization algorithm, which is a recurring numerical method, is practically time consuming. To solve this problem, in this paper, a geometric parametric model has been used to calculate the burning area and the Zero-dimensional internal ballistic considering the erosive burning. The distinctive feature of this model is the high speed of its calculations, which is highly efficient in the coupling with optimization algorithms. The results show that this parametric geometric model, in addition to the much lower computational volume than the cloud point model, is also more accurate.

    Keywords: Engine optimization, solid fuel, star grain, parametric model
  • Mahmood Adami, Ali Zamani Gharaghoushi, Behrooz Shahriari * Pages 41-51

    In this paper one stage of a specific turbine with two stages and two different changes in blades, have been studied. Blade change performed in stage, is somehow that at each state of blade rotor and nozzle, both are at a specified bowing with angle of plus 20 degrees or minus 20 degrees. Some parameters like, static pressure, total pressure stream lines, isentropic efficiency, mass flow, turbine power and some other parameters have been studied. Changing the blade shape, cause the change in distribution of the flow in the radial direction. Also making a pressure gradient in radial direction, would result in a force in the same direction. Stream lines showed that, in one cases the secondary flow in the end walls move to the mid span. The radial force has affected on the tip clearance vortexes and intensity and dispersion of them have changed in different cases. Both positive and negative stages had negative effect on the efficiency. The power and mass flow have decreased too. At the end, the effect of the turbine changes on the stability of compressor have studied. The compressor has been closer to the surge line. So should have more accuracy in choosing the blade change.

    Keywords: turbojet engine, Axial turbine, Bowed Blade, Performance, design point
  • Ali Mirmohammadi *, Javad Mansourizadeh Pages 53-64

    Convergent-end and Open-end injectors are widely used in internal combustion engines. These types of pressurized swirl injectors include: tangential inputs, rotation chamber, converging section and output orifice. In this paper, simulation and comparison of fluid flow inside Open-end and Convergent-end injectors for spraying kerosene fuel under the same operating conditions has been performed using the fluid volume (VOF) method. The results of time-dependent (unsteady) simulations showed that the exit time of kerosene from the Open-end injector is 1.8 milliseconds and in the Convergent-end injector is 4 milliseconds. The results of time-independent (steady) simulations at different injection pressures showed that the Open-end injector is stable at 0.05 MPa injection pressure, while the convergent-end injector is stable at 0.3 MPa injection pressure. However, the exit rate of kerosene in the Open-end injector is far less than that of the convergence-end injector, which reduces the aerodynamic force applied to the fuel inlet layer of the injector and reduces the fuel atomization in the Open-end injector compared to the convergent-end injector.

    Keywords: Pressurized swirl injector, Convergent-end, Open-end injector, Simulation, VOF, Kerosene
  • Amirhamzeh Farajollahi *, Reza Firuzi Pages 65-76

    In this study, the spray behavior of diesel and biodiesel fuel in a cylinderical fixed volume combustion chamber for a grooved nozzle hole has been investigated using CFD in order to improving the fuel spray characteristics and diesel engine performance. To this end, microscopic and macroscopic diesel and the biodiesel fuel spray characteristics are modeled and investigated using AVL- Fire and Matlab soft ware. Firstly, the liquid fuel flow inside the injector with cylindrical and converged conical nozzle holes have been modeled and then in the following diesel and biodiesel fuels have been used in the grooved nozzle hole. Numerical results show that in this case, the biodiesel spray has smaller penetration length and bigger cone angle and SMD. Thus spray macroscopic and microscopic characteristics can be improved and controlled for different fuels by creating the grooves inside the nozzle hole.Numerical results and experimental data was validated in previous researches.

    Keywords: Injector nozzle hole, Groove, Diesel, Biodiesel, Spray
  • Mohammad Shafiey Dehaj *, MohammadAli Mollaee, Behrad Haghighi Pages 77-87

    Centrifugal pumps in most industries are responsible for transporting fluids and significant role in the amount of energy consumed. One of the most important issues in explaining centrifugal pumps is the start-up stage. As this point, the pump performs at transient mode. The period when it is necessary for the pump to rotate at a constant speed is called the start-up time of the pump. All the start-up stage, hydraulic equipment may be damaged due to pressure fluctuations. Therefore, it seems necessary to study the performance of the pump at transient stage. In the present study, using the computational fluid dynamics tools, the performance of the pump during the start-up period has been studied. The result show that due to the increase in pump start-up time, the maximum pressure created in pump decreases. And by increasing the length of the pipe downstream, the amount of pressure created in the pump increases. Finally, by adding a certain amount of impurities to the water and performing a two-phase flow analysis, the power required by the pump increases.

    Keywords: centrifugal pump, Simulation, Startup period, Computational fluid dynamics
  • Mojtaba Menshadi *, Ali Golestani, MohammadHosein Zeinali Pages 89-99

    Spin is one of the most important phases of aircraft design. Therefore one of the important tests for taking the pilot certification is entry and recovery from spin. The spin of PC-21 is investigated numerically and theoretically at the developed spin phase and is compared with results of flight test. The spin type of this airplane is counterclockwise and maximum rudder deflection is 25 degree. According to theoretical results, the spin of this aircraft should be happen at angle of attack 30 degree; however the flight test results show that spin must be happen at angle of attacks between 40 to 65 degrees. Numerical results show good agreement with flight test data. This research describes the ability of computational fluid dynamics to prediction of the behavior of airplanes in the spin conditions. The proper turbulence modeling, strong hardware, accuracy evaluation and significant experience in CFD procedures are requirements of the approach.

    Keywords: Spin, Developed, Rudder, training airplane, Numerical method
  • Miralam Mahdi *, Majid Rahimi Pages 101-113

    In this paper, the effect of aerodynamic heating on temperature distribution inside supersonic bird cabin in different insulation conditions, the existence of gravity force and different flight height has been investigate using a computational fluid dynamics method with the finite volume approach. The coupling boundary condition in the shell wall use to simultaneously to solve the equations in solid and fluid. The air assumed as an ideal gas and the Boussinesq approximation used to changes density with temperature. In - cabin temperature distribution changes in terms of the free Convection heat transfer is simulated transiently up to a flying time of 70 seconds. The results are presented as temperature contour in the middle section of the model, temperature - time and temperature - location diagrams for different times. In this research, experimental and numerical method s are validated the temperature distribution inside and outside the model, which shows good accuracy.

    Keywords: aerodynamic heating, free convection, Supersonic, Computational fluid dynamics
  • Rouhollah Pourbafrani *, Ramin Ramyar, Aliakbar Moosavian Pages 115-124

    A vertical take-off and landing (VTOL) aircraft is one that can hover, take off, and land vertically. VTOL UAVs have high maneuverability and their users are after maintaining this maneuverability. This alongside with their extreme nonlinearities and under actuating control system rises the importance of the control of flight. In this paper, the effect of using stabilizing mechanisms in trajectory tracking of quad-rotor unmanned aerial vehicles under wind gusts is studied. Two mechanisms that are simulated and used in this paper are very rare and introduced their usage for first time in this study. The first one is a spherical pendulum stabilizer and the second one is a cross stabilizer. Also appropriate controller is designed for each stabilizer mechanism. The performance of the systems are investigated in the presence of disturbing forces. The results show that instead of using complicated nonlinear control methods, the proposed stabilizer mechanism yields a desired performance. Acceptable trajectory tracking shows the successful effectiveness of the proposed stabilizers.

    Keywords: quadrotor, Stabilizing Mechanism, Control, Trajectory Tracking, Simulation
  • Hamed Rahmani *, Seyed Majid Mirhosseini, Mohsen Dehghani Mohammadabadi Pages 125-136

    Several research efforts have been directed towards better understanding the causes of accidents. While some studies provide useful insights into accidents, they do not provide an accurate understanding of accidents if viewed from an event-based perspective. Air accidents in Iran, especially in the last two decades, do not show a significant decrease in the number of accidents or casualties; In this study, we deal with the most important causes of helicopter aviation accidents in Iran. To better understand the causes of aviation accidents, this study offers a state-based approach to examining existing logical gaps or neglected cases. For this purpose, first, using statistica software, situations and factors that are possibly related to fatal and non-fatal accidents are identified; In this software, accident states, signs and accident information codes are automatically detected in a database and the information is automatically classified. We apply the model to 6200 helicopter accidents that occurred between 1982 and 2020. To better understand the causes of accidents, a state-based approach is proposed to examine existing logical gaps or omissions and examines records that are potentially full of errors. Also, the method of air accident ontology and model-based modeling with machine learning tools, which is a new method in this field, has been used to achieve more desirable results.

    Keywords: Aviation Modeling, Helicopter, Accident Ontology, State-Based Approach
  • Meysam Delalat Pages 137-152

    Since, monocular vision sensor cannot accurately measure relative range between the target and itself, it is difficult for UAVs equipped with this kind of sensors to track a target. This is exacerbated by the tracking a maneuvering aerial target in a three-dimensional space. To solve this problem, the accuracy of dynamic models is very important for predicting the movement and maneuvering of the target. This accuracy can be achieved by complicating and bringing the dynamic equations closer to the real dynamics of the vehicle, or by using appropriate models of the target acceleration. In this paper, we compare the performance three different dynamic models in tracking a mass-point maneuvering target. To do this, we used the UKF filter along with the monocular camera measurement model These models differ in terms of the coordinate system and the target acceleration model. The time spent and Root mean square error (RMSE) are considered as comparison criteria between these models.

    Keywords: Target Tracking, Non-linear Kalman filter, Unscented Kalman Filter (UKF), Visual sensor, Motion estimation
  • Ayoob Abdoli Hosseinabadi, MohammadBagher Menhaj, Seyed Ali Zahiripour * Pages 153-163

    Todays, determining the maximum time it takes to keep navigation blocks in stock before re-calibration is one of the major concerns in the aerospace industry, as increasing this time helps to save a large part of costs. Reduce the transportation of blocks from the warehouse to the calibration laboratory and return them. On the other hand, reducing the storage time of the block in the warehouse, as it results in fewer changes in the calibration coefficients, will result in increased navigation accuracy when the blocks need to be used on the system. Therefore, choosing the right time for a compromise between cost and error rate will be essential. In this paper, by selecting a sensitivity analysis, called Monte Carlo analysis and having information on monthly calibration coefficients of navigation sensors over a period of one to two years, the calibration interval of navigation and navigation blocks is extracted analytically. Be. To achieve this goal, it is first shown that the sensitivity of the navigation error to the changes of the calibration coefficients is independent of the uncertainty range of the calibration coefficients, and then Monte Carlo analysis for each of the bias and scale factors of the various sensor blocks and a sampled navigation block. Finally, the results of this analysis show the relationship between the storage time of the block in the warehouse and the maximum error uncertainty.

    Keywords: Sensitivity analysis, Monte Carlo Analysis, Navigation Accuracy, Calibration, Inertial Navigation system
  • M. Abolfazl Mokhtari *, Mehradad Taheri Pages 165-175

    This paper presents the design and construction of a laboratory model for tracking a moving target object using image processing. The aerial robot is used as a follower and the ground robot is used as a target object. A one-degree-of-freedom robot is used instead of an aerial robot, and a moving mobile robot is used as a ground robot to move at different speeds. The distance error between the ground robot and the aerial robot is calculated using image processing and fed back to the aerial robot controller. The dynamic model is used to design the position controller. PID, PID-fuzzy controllers, and optimal linear integral control are designed using a dynamic model, and simulation is performed in MATLAB software. Using simulation to evaluate the performance of three controllers has been designed. The controller is selected using 4 criteria. The performance of the proposed controller is evaluated by implementing the controller on a laboratory model. The aerial robot controller for real-time tracking of the target object and the object of sight is not out air Robot. The novelty of this paper is the design of an inexpensive laboratory model for the real-time implementation of moving a target object with a moving tracker.

    Keywords: Image processing system, Target Tracking, PID, Real-Time
  • Mohammad Fatehi *, Alireza Toloei, Behroz Keshtegar Pages 177-192

    Considering uncertainty is an Inseparable part of industrial design and close to real issues. Ignoring these uncertainties in design can reduce system performance and even worse lead to failing the mission completely in some cases. In the present study, one of the design methods under uncertainty, namely the worst-case optimization for the design of a hydrogen peroxide monopropellant propulsion system, has been implemented. The proposed method in this study includes two types of epistemic and aleatory uncertainty. This method searches for the optimal point using the genetic algorithm by separating design parameters and variables for all three types of sparse points, single-interval, and multi-interval uncertainty representations. The designer is ineffective in choosing the type of distribution and the type of distribution is determined depending on the available data. In other words, even uncertainty in the type of distribution and its parameters has been considered. Also, the method of maximum likelihood-based is used to estimate the distribution parameters.

    Keywords: Design under uncertainty, Worst-Case optimization, hydrogen peroxide propulsion system, Epistemic Uncertainty, Interval data uncertainty
  • Reza Zardashti *, Hossein Kordjazi, Ebrahim Saboori Darabi Pages 193-206

    In this paper, an improved trajectory design to reach LEO orbit to an orbital near the moon called Lunar is investigated in the presence of disturbances using Lagrangian points of the Earth-Moon system. For this purpose, the Lagrangian L1 point in the system, due to its proper position, plays the role of the mediator for the desired transfer, so that, first, the equations of motion of three finite objects to reach the LEO orbit to the adjacency of L1 and then to go to the Lunar orbit L1 is solved, eventually the periodic orbits around L1 are used to connect two trajectories to achieve the desired trajectory. In the following, the disturbance model is also added to the equations of motion of the restricted 3-body problem in order to evaluate its effect on the results. The simulation results show that the required impulse is better than the Hohmann transfer method even in the presence of disturbances.

    Keywords: Restricted three body problem, Lagrangian points, Eearth-Moon system, Improved Trajectories, disturbances
  • MohammadReza Karamooz Ravari *, AhmadReza Keshavarz Robehagani, Reza Dehghani Pages 207-220

    Despite of outstanding properties of cellular materials, their properties cannot be well controlled, and their applications are limited due to irregular pores. Although the use of cellular lattice structures repels this difficulty, complex geometry of these materials makes it impossible to produce metallic ones using conventional manufacturing methods. In addition, additively manufactured metallic samples are expensive. In this study, in order to fabricate and characterize inexpensive metallic cellular lattices, an indirect additive manufacturing process, including fused deposition modeling and gravity casting, is utilized and the effects of different parameters on the quality of the final part are assessed through experimental and numerical methods. Simulations’ results show that decreasing the melt load time, and increasing molten Al temperature, mold temperature, mesh height, and struts’ diameter increase the mold filling percentage. For the fabricated samples, the difference between the struts’ diameter of the sacrificial patterns and designed ones increases by decreasing the struts’ diameter, especially for horizontal struts. For metallic samples, the struts’ diameter’s difference is mainly related to the sacrificial patterns so that the error arisen from casting process is just about 2.2 percent. Also, using the utilized method, cellular lattices with struts’ diameter smaller than 3 mm cannot be fabricated. Microscopic images demonstrate that the samples’ defects are mainly of misrun type which are located on the top plate of BCC and BCCZ samples and on the horizontal struts of SC ones.

    Keywords: Indirect Additive Manufacturing, Fused Deposition Modeling, Gravity Casting, Procast Software, Cellular Lattice Structures
  • Mehdi Mondali *, Ahmad Haghani Pages 221-231

    The composite structures have many applications in military, aerospace, marine, transportation, and sporting goods industries where the strength to weight performance of the structure is especially important. The quality and strength of composite plates are always decreased due to defects arisen during construction and service. One of the important and most common defects in composite plates is delamination and its propagation. In the present research the delamination propagation of a composite circular plate is investigated. The geometry of delamination is also assumed to be circular and the plate is subjected to a bending load. The nonlinear governing equations are first obtained using third order shear deformation theory. Then, these equations are coded and solved using spectral homotopy analysis method (SHAM). Moreover, the effects of radius and depth of the delamination on energy release rate are studied. It can be seen that the radius of delamination increases, the strain energy release rate increases to a critical radius 0.7 and then decreases. Also, with increasing delamination depth from 0.14 to 0.48, the the strain energy release rate increases. The results of the present research are in good agreement with the FE results and also the available analytical results.

    Keywords: Composite circular plate, circular delamination, third order shear deformation theory, spectral homotopy analysis method (SHAM)
  • Mohammad Jabbari, Manizhe Zakeri * Pages 233-242

    The application of continuum robots with flexible mechanical structures is becoming more widespread in the aerospace . These types of robots have recently used to inspect aircraft fuel tanks and space probes. In this paper, the kinematic behavior and working space of a one-segment continuum robot with a tendon mechanism is studied. The theory for kinematic analysis is the fixed curvature method which is the most effective for analyzing continuum robots especially in the case of weightlessness. Also, the amount of tension and bending of the secondary backbones of the continuum robot in the one-dimensional and three-dimensional were investigated as a time dependent functions. Results showed the rate of change of link lengths is about 39.1% increase of back link, and 17.8%, and 21.2% decrease in others with an initial length of 40 mm . Based on this results , it is possible to estimate the amount of tension and bending over a certain period for different types of materials. Additionally, the error of reaching to target point in the obtained optimal values of bending and rotation angles,equal to 67.35 and -40.89, was almost zero which shows the very high accuracy of model. Also, the results of the working spacecover the surface of the sphere of the working space with an accuracy of 1 mm, The obtained results increase accuracy of robot moving in environments with complex structures and limited spaces. The proposed model can be used as a base for continuum multi-part robots.

    Keywords: Modeling, continuum robot, flexible, work space, Kinematic
  • Mohamad Bolhasani *, Ali Tarkashvand, Kamran Daneshjo, Roohollah Talebitooti Pages 243-254

    In this paper, the Three-dimensional (3-D) theory of elasticity has been used for sound transmission loss (TL) of a thin-walled cylindrical shell with infinite length. This structure is excited by an obliquely plane wave. Governing equations of the thin shell have been derived in radial, axial, and circumferential directions. Then, Helmholtz decomposition is applied to solve the equations. Therefore, the displacement field is considered in terms of Lame potential functions This method describes the vibrational behavior of the shells more accurately than other theories, including the classical theory and the first and third order of shear, due to the consideration of the effects of rotation and shear. A comparison of the present method results with those obtained from classical shell theory (CST) indicates an excellent agreement. However, at the high frequencies the classical encounter insufficient accuracies as a result of increasing the rotational terms as well as shear wave effects. The results show that with increasing shell thickness, due to increased flexural stiffness of the shell, the sound transmission loss has increased. By increasing the Mach number, due to the negative stiffness, reduces the sound transmission loss in the stiffness-controlled region and conversely increases the sound transmission loss in the mass-controlled region due to damping in the structure. Finally, it is shown that the critical and coincidence frequencies increase with the growing up Mach number.

    Keywords: Transmission loss, Thin-walled cylindrical shell, Three-dimensional theory of elasticity, Helmholtz decomposition
  • Majid Arvan, Mojtaba Farrokh *, Saied Irani Pages 255-266

    With the growth of technology and population, the human need for energy is constantly increasing. Renewable energy sources are the best option to supply this. In this regard, the use of piezoelectric materials to convert environmental vibrations into electrical energy as an energy source for electrically powered electronic components is one of the available options. In the present paper, the shape of a unimorph piezoelectric actuator has been optimized. It is assumed that this beam is triggered by a harmonic base. In this paper, the energy harvesting system, along with its electrical circuit, is simulated in Comsol software. In this software, frequency responses of the voltage, current, and electrical power of the system are obtained and power sensitivity analysis has been performed in regard to the shape parameters of the beam. The goal of this paper is to obtain a more optimal state for the beam shape in order to gain more power. This is usually done through optimization methods. In this research, the adopted optimization techniques are all zero-order, which use only the value of the objective function.

    Keywords: Energy Harvesting, Piezoelectric, Electrical power, Optimization, Electrical resistor