فهرست مطالب

فناوری در مهندسی هوافضا - سال پنجم شماره 4 (پیاپی 19، زمستان 1400)

نشریه فناوری در مهندسی هوافضا
سال پنجم شماره 4 (پیاپی 19، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/22
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بابک مرادی*، حسن عیسوند صفحات 1-10
    در این مقاله روش مدل سازی پاسخ های آیرودینامیکی هواپیما به پروفیل تندباد 1-cos ارایه شده است. موارد آزمایش در نظر گرفته شده، ایرفویل دو بعدی ناکا 0012 جهت صحت سنجی روش بکار گرفته شده و ایرفویلهای دو بعدی بال یک هواپیمای سبک ناکا 23012، 23015 و 5/23016و همچنین بال سه بعدی همان هواپیما در عددهای ماخ 1/0 ، 2/0 و 3/0 می باشد. فرض بر این است که موارد آزمایش، صلب هستند و فقط پروفایل های تندباد، طولی در نظر گرفته می شوند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که پاسخ های آیرودینامیکی تندباد 1-cos به خوبی با تابع تقریبی کوشنر موافق هستند. در حالت دو بعدی برای یک ایرفویل خاص با افزایش عدد ماخ، دامنه ضریب برآی افزایشی ناشی از تندباد، افزایش و طول موج، کاهش می یابد. با افزایش ضخامت ایرفویل در یک عدد ماخ، دامنه ضریب برآی افزایشی، ثابت می ماند ولی طول موج، افزایش می یابد. در حالت سه بعدی برای یک بال با افزایش عدد ماخ، دامنه ضریب برآی افزایشی، افزایش و طول موج، ثابت می ماند.
    کلیدواژگان: تندباد، ایرفویل، عدد ماخ، ضریب برآی افزایشی، تابع کوشنر
  • حامد شیخ بهائی*، سعید حاجی علی گل صفحات 11-21

    بیشتر اجزای ماهواره‍ ها و فضاپیماها دارای دامنه مشخصی از درجه حرارت مجاز هستند، که باید برای عملکرد بهینه و بقای زیرسیستم‍ ها‍ برآورده شوند. این گستره دمایی با انواع تکنیک های مدیریت حرارتی فعال و غیرفعال تنظیم می‍شود. کنترل حرارت غیرفعال، نیازی به استفاده از توان الکتریکی ماهواره برای تنظیم حرارتی ندارد، از این رو، سیستم‍های کنترل حرارت غیرفعال کم هزینه، دارای حجم‍کم، وزن ناچیز، قابل اعتماد و بدون ریسک عملیاتی بوده و بهره گیری از آن‍ها برای طراحان سامانه های فضایی به خصوص برای تاسواره ها بسیار سودمند خواهد بود. امروزه، فناوری های نوین همچون سپرهای خورشیدی، لوله های حرارتی مسطح خم‍شونده، رادیاتورهای بازشونده، کرکره‍ های حرارتی، رادیاتورهای نشر متغیر، واحدهای ذخیره سازی حرارتی و تسمه های حرارتی فیلم گرافیتی پایرولیتیک علاوه بر ابزارهای سنتی کنترل حرارت عرضه شده و با موفقیت به کار برده شده اند. این مقاله، مروری بر دستاوردها و فناوری‍های نوین در کنترل حرارت غیرفعال تاسواره ها خواهد بود.

    کلیدواژگان: کنترل حرارت غیرفعال، تاسواره، سپر خورشیدی، کرکره حرارتی، سطح بلوغ فناوری
  • زینب حاجی بابایی طاهری، جاماسب پیرکندی*، یوسف عباسی صفحات 23-34
    زیرسیستم کنترل دمای هر ماهواره وظیفه تامین و حفظ دمای مجاز تجهیزات آن ماهواره را برعهده دارد. طبیعی است که اگر این زیرسیستم از ماهواره به درستی طراحی نشود، سایر زیرسیستم ها از جمله محموله قادر نخواهند بود وظیفه خود را انجام دهند. به طور کلی، برای طراحی سیستم های کنترل دما دو روش فعال و غیرفعال وجود دارد. بررسی های انجام شده نشان می دهد که المان هایی می توانند برای کنترل دمای یک ماهواره مقیاس کوچک مناسب باشند که دارای وزن، حجم و توان مصرفی پایین باشد. از این رو، تجهیزات کنترل دمای غیرفعال در ماهواره های مقیاس کوچک بسیار استفاده می شود. رایج ترین این تجهیزات پوشش ها، عایق ها و رنگ ها می باشند. اما معمولا برای طراحی حرارتی ایمن تر ماهواره های کوچک از برخی المان های فعال هم استفاده می شود. در میان المان های فعال حرارتی، گرمکن ها رایج تر می باشد، چرا که گرمکن ها نسبت به سایر تجهیزات فعال حجم و وزن کمی را به خود اختصاص داده و هم چنین توان کمتری نسبت به سایر المان ها مصرف می کنند.
    کلیدواژگان: ماهواره، کنترل دما، روش فعال، روش غیرفعال
  • رضا انصاری، جعفر اسکندری جم*، محمدحسین علایی، محسن حیدری بنی، مجید اسکندری شهرکی صفحات 35-59

    امروزه کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف کربن در مقایسه با فلزات، با توجه به برخورداری از نسبت استحکام به وزن بالا، کاربرد گسترده ای در حوزه های مختلف پیدا نموده است. ماشین کاری این مواد با توجه به ساختار غیر همگن آنها از پیچیدگی خاصی برخوردار است. با توجه به ضریب انبساط حرارتی متفاوت بین الیاف و رزین در کامپوزیت های پلیمری، فرزکاری این مواد یک عملیات پیچیده برای ایجاد قطعات نهایی می باشد. تحلیل و پیش بینی دقیق شرایط بهینه ماشین کاری با حداکثر راندمان، از اهداف این فرآیند محسوب می گردد. با گسترش تکنولوژی ماشین کاری CNC، کاهش زمان ماشین کاری از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از راه حل های کاهش زمان، تکنولوژی ماشین کاری با سرعت بالا می باشد. صفحه کامپوزیتی از جنس کربن/ اپوکسی به ضخامت 10 میلی متر، که در بدنه سازه های هوافضایی و موشک ها کاربرد دارد، به روش لایه چینی دستی ساخته شده است. پارامترهای برش برای فرآیند فرزکاری صفحه کامپوزیتی از سرعت اسپیندل 1000 تا 7000 دور بر دقیقه، نرخ پیشروی 1000 تا 3000 میلی متر بر دقیقه و عمق برش 1 تا 3 میلی متر هر کدام در پنج سطح مختلف، در نظر گرفته شد. پس از طراحی آزمایش با روش سطح پاسخ، 20 نمونه مورد ماشین کاری قرار گرفت. در این فرآیند، فرزکاری با ابزاری از جنس الماس با پوشش تنگستن کارباید و دارای دو لبه، انجام و سپس زبری سطوح اندازه گیری و نرخ برداشت ماده برای هر آزمایش ثبت شده و تحلیل های لازم انجام گرفت. سرعت اسپیندل بیشترین تاثیر را در زبری سطح داشت. نتیجه گیری نهایی بدین صورت بود که زبری سطح پایین تحت تاثیر پارامترهای برش درنتیجه سرعت اسپیندل بالا، نرخ پیشروی پایین و عمق برش کم به دست آمد. حالت بهینه با حداقل زبری 9/1 میکرومتر، با سرعت اسپیندل 7000 دور بر دقیقه، نرخ پیشروی 1000 میلی متر بر دقیقه، عمق برشی 1 میلی متر به دست آمده است.

    کلیدواژگان: فرزکاری، زبری سطح، کامپوزیت کربن، اپوکسی، سرعت اسپیندل، نرخ پیشروی
  • رضا اسماعیل زاده*، فاطمه زهرا رحمانی صفحات 61-72
    یکی از مسایل مهم و پیچیده در حوزه مهندسی هوافضا، مسئله بازگشت به جو است. در بسیاری از وسایل پرنده پدیده بازگشت به جو مورد بررسی قرار نمی گیرد، چراکه آن را تجربه نمی کنند. مطالعه این پدیده تنها در خصوص آن دسته از اجسام پرنده موضوعیت دارد که از جو خارج شده و بازگشت به جو آنها به دلایلی اهمیت دارد. ماموریت ها و قیود مختلف در بحث ورود به جو باعث توسعه روش های مختلف هدایتی شده است که هریک دارای مزایای و معایبی بوده که در حال حاضر یکی از حوزه های تحقیقانی کنونی هوافضا را به خود اختصاص داده اند.  در این مقاله مهمترین روش های هدایت ورود به جو مبتنی بر تولید مسیر معرفی می‎ شوند. این مقاله تنها روش های هدایتی حلقه بسته را مورد توجه قرار داده است.
    کلیدواژگان: مرور روش های هدایت، بازگشت به جو، وسیله بازگشتی، تولید مسیر
  • هاجر اسحاقی*، مجید حقگو، حامد صالحی صفحات 73-88
    چسب ها و اتصالات چسبی به دلیل ایجاد کاهش چشمگیر در جرم فضاپیماها و دارا بودن چندین ویژگی بطور همزمان (خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی متناسب با کاربرد) جایگزین روش های متداولی چون پرچ کردن، جوشکاری و سایر اتصالات مکانیکی به عنوان یک روش با ارزش برای مونتاژ سامانه های فضایی شده اند. چسب های سازه های فضایی در کنار داشتن خواص منحصر به فرد، توانایی کاربری طولانی مدت و مقاومت در برابر مولفه های محیط فضایی را نیز دارا می باشند. این چسب ها به منظور اتصال سازه های هم جنس-فلزی یا کامپوزیتی و سازه های ترکیبی فلز/کامپوزیت بکار گرفته می شوند. در این تحقیق تلاش شده است به معرفی انواع چسب ها، روش های تولیدی، نحوه های اعمال و کاربرد آن ها در این صنعت پرداخته شود. در ادامه محیط فضا و مولفه های آن همچون ذرات باردار پرانرژی، تابش های الکترومغناطیسی خورشیدی و اکسیژن اتمی معرفی شده اند و در نهایت تاثیر مولفه ها بر برخی از خواص و مکانیسم های تخریب آن ها بحث شده است.
    کلیدواژگان: چسب سازه های فضایی، محیط فضایی، پرتو فرابنفش، ذرات باردار، اکسیژن اتمی
|
  • Babak Moradi *, Hassan Isavand Pages 1-10
    In this paper, the modeling method of aircraft aerodynamic responses to the 1-cos gust profile is presented. Test cases considered are, a two-dimensional NACA0012 airfoil was used to verify the method and two-dimensional NACA23012, NACA23015, and NACA23016.5 airfoils of the wing of a light aircraft and three-dimensional wing of the same aircraft in Mach numbers 0.1, 0.2 & 0.3. The test cases are assumed to be rigid and only gust profiles are considered longitudinal. The simulation results show that the aerodynamic responses of 1-cos gust agree well with Küssner approximate function. In the two-dimensional mode for a particular airfoil, as the Mach number increases, the amplitude of the incremental lift coefficient due to the gust increases, and the wavelength decreases. As the thickness of the airfoil in a Mach number increases, the amplitude remains constant, but the wavelength increases. In the three-dimensional mode, for a wing by increasing the Mach number, the amplitude increases and the wavelength remain constant.
    Keywords: Gust, Airfoil, Mach number, Incremental lift coefficient, Küssner Function
  • Hamed Sheikhbahaee *, Saeed Hajialigol Pages 11-21

    Most spacecraft components have a specific allowable temperature limit that must be met for optimal operation and subsystem survival. The adjustment of this temperature range is made by various active and passive thermal management techniques. Passive thermal control methods do not consume satellite electrical power; meanwhile they are low cost, low volume, lightweight, efficient, and operationally risk-free. Hence, space system designers find them particularly appropriate, especially for small systems such as CubeSats. In addition to conventional thermal management tools, revolutionary technologies such as sunshields, flat bendable heat pipes, deployable radiators, thermal louvers, variable emittance radiators, thermal storage units, and pyrolytic graphite film thermal straps have been successfully demonstrated. This paper includes an overview of innovations and achievements in the passive thermal control of CubeSats.

    Keywords: Passive Thermal Control, CubeSat, Sunshield, Thermal Louver, Technology readiness level (TRL)
  • Zeynab Haji Babaee Taheri, Jamasb Pirkandi *, Yosef Abbasi Pages 23-34
    The thermal control subsystem (TCS) of satellites is responsible for providing and maintaining the allowable temperature of that satellite equipment. Naturally, if this subsystem is not properly designed, other subsystems, including the payload, will not be able to do their duties. In general, there are two active and inactive methods for designing TCS. Studies show that the elements can be suitable for controlling the temperature of a small-scale satellite (SSS) which has low weight, volume, and power consumption. Therefore, passive temperature control this equipment is widely used in SSS. The most common of these equipment are coatings, insulators, and paints. But some active elements are commonly used to make the thermal design of small satellites safer. Heaters are more common among thermally active elements, because they .have less volume and weight than other active equipment, and consume less power than other elements
    Keywords: satellite, thermal control, Active method, passive method
  • Reza Ansari, Jafar Eskandari Jam *, MohammadHossein Allaee, Mohsen Heydari Beni, Majid Eskandari Pages 35-59

    Today, Carbon fiber-reinforced polymer composites (CFRP) have extensive use in different fields such as aerospace, automotive, oil, gas, and defense industries compared to metals, due to the high ratio of strength to weight. Machining of these materials regard to their non-homogeneity structure is complicated. Due to the different thermal expansion coefficients between the fibers and resin polymer composite milling materials difficult to create one of the final parts. Achieve optimal machining conditions, with high efficiency, which need proper analysis and careful investigation. Minimizing the machining time became important Due to developments in CNC technology. One of the time minimizing methods is high-speed machining technology. In this study, composite plates made of carbon/epoxy to a thickness of 10 millimeters, which are often used in the body of Aerospace structures and missiles, have been manufactured by hand layup. The cutting parameters used during the milling operation of the CFRP panel ranged from 1000 rpm to 7000 rpm for the spindle speed, feed rate from 1000 mm/min to 3000 mm/min, and lastly 1.0 mm to 3.0 mm range for depth of cut. the combination of spindle speed, feed rate, and depth of cut are studied at five different levels. 20 runs of experiments are performed based on Response Surface Methodology (RSM). the milling process with two-flute tungsten carbide - coated diamond insert with a 20 mm diameter was performed. their surface quality after milling process is measured. So after roughness, material removal rate and required analysis were performed. Spindle speed has a greatest effect on surface roughness. In conclusion, the influence of the cutting parameters is higher spindle speed, lower feed rate, and lower depth of cut resulting in low surface roughness. The optimized cutting parameters were spindle speed, feed rate, and depth of cut of 7000 rpm, 1000 mm/min and 1 mm respectively with the surface roughness of 1.9 um.

    Keywords: Milling, Surface roughness, carbon, epoxy Composite, Spindle Speed, feed rate
  • Reza Esmaelzadeh *, Fateme Zahra Rahmani Pages 61-72
    One of the most important and complex issues in the field of aerospace engineering is the returning to the atmosphere. Many flying objects do not experience returning to the atmosphere. The study of this topic is relevant only to those flying objects that have left the atmosphere and their return to the atmosphere is important for some reason. Different missions and constraints in the discussion of entering the atmosphere have led to the development of different methods, each of which has its advantages and disadvantages, which is currently one of the current aerospace research scopes. This article introduces the most important atmospheric reentry guidance methods based on trajectory generation. This paper only considers closed-loop guidance methods.
    Keywords: review of guidance methods, Re-entry, guidance, re-entry vehicle, Re-entry to Atmosphere, trajectory generation
  • Hajar ESHAGHI *, Majid Haghgoo, Hamed Salehi Pages 73-88
    Adhesives and adhesive joints have replaced conventional methods such as riveting, welding, and mechanical joints as a valuable way for assembling space structures, due to their significant reduction in spacecraft mass and also having optimum properties (high mechanical, electrical, and thermal properties, simultaneously, appropriate to the application). Space adhesives, in addition to having unique properties, have the ability to be used for a long time and are resistant to the space environment. These adhesives are used to bond similar structures (metal or composite) and metal / composite structures. In this research, an attempt has been made to introduce the types of adhesives, their production methods, and theire application. The space environment and its components such as energetic charged particles, solar electromagnetic radiation and atomic oxygen are introduced and finally the effect of the components on their properties and mechanisms of their destruction are discussed
    Keywords: Space Adhesive, Space Environment, Ultraviolet, Charged Particles, Atomic Oxygen