فهرست مطالب

علوم و فناوری فضایی - سال چهارم شماره 1 (پیاپی 8، بهار و تابستان 1390)
  • سال چهارم شماره 1 (پیاپی 8، بهار و تابستان 1390)
  • 102 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1390/09/15
  • تعداد عناوین: 9
|
  • میررضا غفاری رزین، مسعود مشهدی حسینعلی صفحه 1
    توموگرافی بر اساس توابع پایه یکی از تکنیک های موجود جهت مدلسازی سه بعدی چگالی الکترونی در لایه یونوسفر است که در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد. در این روش تغییرات افقی چگالی الکترونی توسط توابع هارمونیک و تغییرات عمودی آن بوسیله توابع متعامد تجربی مدلسازی می شوند.ناپایداری مساله به صورت عددی بررسی و از روش TIKHONOVجهت پایدارکردن مسئله استفاده شده است. مقدار بهینه پارامتر پایدارسازی از طریق مقایسه چگالی الکترونی بدست آمده از روش توموگرافی با چگالی الکترونی بدست آمده از ایستگاه یونوسوند تهران واقع در موقعیت و تعیین شده است. ماکزیمم خطای نسبی در بازسازی چگالی الکترونی به روش توموگرافی در منطقه مورد نظر 36.44+ درصد و مینیمم خطای آن 0.8503+ بدست آمده است. همچنین مقادیر VTECبدست آمده از این روش با مقادیر VTECحاصل از داده های شبکه IGSمقایسه شده که بیشترین مقدار اختلاف در این شبکه مقدار 52.320+ TECUوکمترین مقدار آن 1.268+ TECUاست.
    کلیدواژگان: توموگرافی یونوسفر، پارامتر پایدارسازی، ایستگاه یونوسوند، روش TIKHONOV
  • فریدون نوبخت ارسی، محمدعلی شریفی، عبدالرضا صفری صفحه 15
    در این مقاله تبدیل هیلبرت هوانگ (HHT) برای آنالیز سری زمانی موقعیت ایستگاه های دائمی GPSارائه می شود. تبدیل هیلبرت هوانگ و طیف وابسته به آن، روشی جدید برای آنالیز فرآیند های غیرخطی و غیرایستا به شمار می رود. این روش نه تنها یک تحلیل دقیق از وقایع خاص در فضای زمان- فرکانس ارائه می دهد بلکه تفاسیر معنی دار فیزیکی از فرآیندهای دینامیکی را نیز بیان می کند. روش مذکور برای آنالیز داده ها در دو مرحله انجام می شود: در مرحله اول؛ داده ها به تعدادی از مولفه هایIMFبا استفاده از روشEMDتجزیه می شود و مرحله دوم؛ اعمال تبدیل هیلبرت به مولفه هایIMFو ایجاد توزیع زمان- فرکانس- انرژی و سپس تعیین طیف هیلبرت می باشد. در این طیف، مکان های زمانی رویدادها برای فرکانس و انرژی تعریف شده به وسیله تبدیل هیلبرت که مفهوم فیزیکی در هر نقطه دارد، محفوظ خواهند ماند. پدیده هایی مانند ناپیوستگی در یک سری زمانی، در مکان هایی از طیف فرکانس آن رخ می دهد که در این مکان ها دارای فرکانس موضعی ماکزیمم باشد. بنابراین، فرکانس لحظه ای نقش مهمی را در این روش خواهد داشت زیرا توابع پایه ای که برای بسط داده ها استفاده می شوند مشخصه های مکانی داده ها را توصیف می کنند.
    کلیدواژگان: تبدیل هیلبرت هوانگ، سری زمانی، طیف، GPS
  • اصغر ابراهیمی، حمیدرضا فیاض بخش صفحه 23
    در طول عمر مفید ماهواره ها بسته به ماموریت تعریف شده نیاز به تغییر مدار کاری ماهواره خواهد شد. این تغییر می تواند شامل تغییر ارتفاع، تغییر شیب و یا تغییر زاویه RAANمدار ماهواره باشد. برای انجام این هدف باید از تراستر های هایی استفاده کرد. با توجه به وزن کم تراسترهای الکتریکی در مواردی که محدودیت وزنی برای انتقال ماهواره به مدار وجود دارد از این تراستر استفاده می شود. در این تراسترها ضربه ویژه بالا و مصرف سوخت پایین بوده و مدت زمان این نوع انتقال زیاد می باشد. زمانی که قدرت تراستر کافی باشد تغییر شیب مدار در گره ها انجام می شود ولی در مانورهای تراست کم تغییر صفحه مدار به طور همزمان با تغییر ارتفاع انجام می شود. برای بهینه سازی مدت زمان این مانورها می توان از روش های میانگین گیری استفاده کرد. در این مقاله از این روش به منظور کنترل بهینه مدت زمان انجام انتقال در مواقعی که از تراسترهای الکتریکی برای انجام این هدف به کار برده می شود، استفاده می کنیم. در مانور تراست کم با تراست مداوم، مانور تغییر شیب مدار و تغییر زاویه Ωمدار باید به طور همزمان با تغییر ارتفاع صورت پذیرد که این مستلزم استفاده از برنامه ای برای کنترل این مانور ترکیبی و یافتن متغیری برای کنترل این مانور می باشد. متغیر کنترلی در اینجا زاویه خارج از صفحه تراست می باشد.با تعیین مشخصات تراستر (راندمان تراستر، توان الکتریکی ورودی و ضربه مخصوص پیشران مورد استفاده) تراست خروجی را تعیین و با استفاده از این روش، مانور را در حداقل زمان انجام می دهیم. مدار اولیه و نهایی دایروی در نظر گرفته شده، همچنین فرض می شود موتور بشکل پیوسته کار کرده و شتاب تراستی در طول انتقال ثابت است.
    کلیدواژگان: انتقال پیشرانه کم، کنترل مدت زمان، روش میانگین گیری، زاویه پیشرانه، هامیلتونین
  • سید علیرضا جلالی چیمه، مهیار نادری تبریزی، حسن کریمی مزرعه شاهی صفحه 29
  • فتح الله امی، سیدعسکری مهدوی، سیدمصطفی حسینعلی پور، احسان موحدنژاد صفحه 39
    در مقاله حاضر تلاش شده است تا اثر ویسکوزیته و سرعت چرخشی مایع روی اتمیزاسیون یک اسپری حلقوی توخالی لزج چرخان تحت نوسانات سینوسی و جریان هوای غیر لزج مورد بررسی قرار گیرد. این کار به روش تئوری پایداری خطی انجام شده و در نهایت معادله توزیع بدون بعد نرخ رشد موج که بر ناپایداری لایه حلقوی مایع حاکم است بدست می آید. این معادله غیر خطی با روش عددی حل و اثر لزجت و سرعت چرخشی مایع روی ماکزیمم نرخ رشد موج و عدد موج معادلش بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که کاهش ویسکوزیته مایع موجب افزایش ماکزیمم نرخ رشد موج و عدد موج معادلش می شود. چرخش مایع در اعداد وبر چرخشی پایین موجب کاهش ناپایداری و در اعداد وبر چرخشی بالا موجب افزایش ناپایداری لایه مایع می شود. نرخ رشد موج با طول شکست اولیه اسپری مرتبط بوده و در اثر افزایش آن طول شکست اولیه جت کوتاهتر می شود. قطر قطرات نیز به عدد موج معادل ماکزیمم نرخ رشد موج بستگی داشته و با افزایش عدد موج، کاهش می یابد که نتیجه آن بهبود احتراق و کاهش مصرف سوخت ویژه می باشد.
    کلیدواژگان: ناپایداری خطی، نرخ رشد، اتمیزاسیون، شکست اولیه، جت چرخشی
  • گزارش فنی
  • صدیقه شاه میرزایی جشوقانی، مهران نصرت اللهی صفحه 49
    در این مقاله به یافتن مسیر بهینه موشک ماهواره بر با هدف بیشینه سازی بار محموله پرداخته شده است. در ابتدا به مدل سازی کامل حرکت موشک پرداخته می شود که شامل؛ مدل سازی محیط، اتمسفر، جاذبه و شکل زمین، مدل سازی جرمی، مدل سازی معادلات حرکت و در نهایت مدل سازی ضرایب آیرودینامیکی موشک است.سپس مراحل تدوین یک روش طراحی بهینه به کمک تئوری کنترل بهینه شرح داده می شود. با استفاده از حساب تغییرات، مدل سازی ریاضی مسائل بهینه سازی، منجر به خلق یک مساله شرایط مرزی دو نقطه ای مجزا می شود و برای حل آن از روش های عددی و از جمله روش سریع ترین سقوط استفاده می شود. در نهایت نرم افزاری تهیه شده است که در آن با استفاده از روش غیرمستقیم کنترل بهینه و حل عددی سریع ترین سقوط، مسیر بهینه موشک ماهواره بر، تعیین می شود. یکی از شرایط جالب توجه در این مقاله، آن است که تعدادی از متغیرها هم به عنوان متغیر حالت و هم کنترل ظاهر شده اند. بنابراین در این جا متغیرهای حالت به دو دسته متغیرهای حالت کند، شامل متغیرهایی که فقط متغیر حالت اند و متغیرهای حالت سریع شامل متغیرهایی که هم متغیر حالت و هم متغیر کنترلی اند، تقسیم می شوند. حل این نوع مساله کنترل بهینه در این مقاله ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تئوری کنترل بهینه، موشک ماهواره بر چند مرحله ای، برنامه پیچ، متغیر حالت سریع، متغیر حالت کند
  • مهدی نقی خانی، حمیدرضا علی محمدی صفحه 61
    یکی از مسائل مهم و پیچیده در طراحی قطعات و محصولات بخصوص در صنایع حساس و دقیق (مانند صنایع هوایی، فضایی و...) انتخاب مقدار بهینه تلرانس برای اجزاء تشکیل دهنده، می باشد. عموما مهندسین طراحی تمایل دارند تلرانس ها را بسته در نظر گیرند تا محصول از لحاظ عملکردی و قابلیت اطمینان در سطح بالایی قرار گیرد و این در حالی است که مهندسین ساخت و تولید تمایل دارند تا از تلرانسهای باز استفاده کنند تا فرایند تولید راحتتر، ارزان تر و عملیاتی تر باشد. در این مواقع مهمترین مساله مطالعه توازن بین دو مقوله تلرانس و سایر عوامل متاثر از آن از قبیل کیفیت، هزینه، تولید و... می باشد. در این زمینه مقالات و روش های متعددی وجود دارد. در این مقاله سعی داریم با استفاده از یکی از ابزارهای آمار و ریاضی تحت عنوان روش رویه پاسخ(RSM) ابتدا طریقه تشخیص تلرانسهای بحرانی را تشریح کرده و در ادامه طریقه تخصیص بهینه تلرانس در حالتی که هزینه تولید و یا مشخصه کیفی بهینه می شود مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: روش رویه پاسخ، تخصیص تلرانس، هزینه، آزمایش ها
  • آیدین محمدی، احسان طاهری، جعفر روشنیان، محسن بهرامی صفحه 69
    در این پژوهش روش هدایت اغتشاشیبر پایه ماتریس انتقال حالت برای مسئله ای غیر کپلری که شامل نیروها و شتاب های غیر جاذبه ای قابل پیش بینی باشد توسعه یافته است. در این رویکرد خطی سازی ها و فرآیند تولید ماتریس های پایه با فرض حضور نیروی آیرودینامیک علاوه بر نیروی گرانش غیر کپلری انجام شده است و بر اساس این رویکرد عملکرد روش هدایت C*را برای مسائل که نیرویی غیر از گرانش در آن دخیل است اصلاح شده است. در نهایت نیز هدایت C*توسعه یافته برای هدایت ماموریت فرود یک محموله به روی یک سیاره توسعه یافته و از آن برای اصلاح مسیر مدول و افزایش دقت فرود بهره گیری شده است. نتایج نشان دهنده افزایش قابل توجه دقت نسبت به حل های غیر کپلری است.
    کلیدواژگان: ماتریس انتقال حالت، ماتریس هدایت، هدایت C، مسئله مقدار مرزی فضایی
  • چکیده فارسی مقاله انگلیسی
  • علی اصغر جعفری، علی مظفری، مهدی مقصودی مهربانی صفحه 79
    در این مقاله، اثر سرعت دورانی و تقوی تکننده ها بر ارتعاشات روتورهای کامپوزیتی بررسی شده است. در استخراج معادله فرکانسی از روش انرژی ریلی– ریتز استفاده شده است. در این روش، از تئوری سندرز برای روابط کرنش- تغییر مکان پوست ه ها و از شیوه متوسط گیری خواص تقوی تکننده ها روی سطح پوسته جهت اعمال اثر تقویت کننده ها در آنالیز ارتعاشات استفاده شده است. در استخراج معادلات اثرات نیروهای ناشی از حرکت دورانی لحاظ شده است. توابع تغییر مکان برای شرایط مرزی دو سر ساده به صورت مثلثاتی فرض شده است. با ب هکارگیری روابط ساده تئوری سندرز باعث صرف هجویی بسیار در زمان تحلیل شده و در واقع امکان تحلیل و طراحی ب هویژه در بهین هسازی ساز ه های کامپوزیتی را مقدور ساخته است. از خواص مواد کامپوزیت تک جهته به عنوان تقوی تکننده استفاده شده است. برخی اشکال تقوی تکننده متداول در صنعت هوا فضا برای بهین هسازی نسبت فرکانس طبیعی به وزن درنظرگرفته شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، کامپوزیت روتور، تئوری سندرز، انواع شکل تقویت کننده
|
  • M. R. Ghaffari, M. M. Hossainali Page 1
    The function based approach to three-dimensional tomographic modeling of Ionosphere is analyzed. Harmonic and empirical orthogonal functions are used as the base functions required in the modeling of the horizontal and vertical variations of the electron density. The instability of solution has been numerically analyzed and the Tikhonov regularization technique has been used to regularize the solution. To come up with an optimum value for the regularization parameter, the direct measurements of the electron density obtained from the Tehran Ionosonde station, located at 􀁏 􀀞51.640 and 􀁍 􀀠 35.870, are used. The electron density model reconstructed in this paper has a maximum relative error of 36.44% and its minimum value is 0.8503. The maximum difference between the vertical total electron content (VTEC) obtained from the reconstructed model to that obtained from the corresponding IGS network Ionosphere product is 52.320 TECU and its minimum value is 1.268.
    Keywords: Ionospheric tomography, GPS TEC, Ionosonde Data
  • F. Nobakht, Orsi, M. A. Sharifi, A. R. Safari Page 15
    In this paper, Hilbert Huang transform (HHT) for time series analysis of the status of permanent GPS stations can be provided. Hilbert Huang transform and its, relatedspectrun is a new method for the analysis of nonlinear processes.This method represents not only a precision analysis in the time-frequency space, but also it declares the physics of the dynamic processes. This method has two speps. At the first step, the data is disintegrated into IMF elements by EMD method. At the second step Hilbert transform is applied for IMF elements and distribution of the time-frequency –Hilbert energy spectrum is then determined. In this spectrum, Location, frequency and energy defined by time events for the Hillbert transform will be reserved. So instantaneous frequency will have a major role in this method.
    Keywords: Hilbert Huang transform, time series, spectrum, GPS
  • A. Ebrahimi, H. R. Fayazbakhsh Page 23
    Within operational life of satellites according to their mission, need to change their operational orbits. This change can includes change in semi-major axis, inclination or plane of orbit (RAAN angle). For this propose, we can use Electrical Propulsion (EP). With respect to light weight of EP in cases which there is weight constraint, we use EP for transfer satellite to desired orbit. In this paper, we consider minimum-time transfer problem for these transfers. Initial and final orbits are circular and we assume thrust is continuous. Assuming constant acceleration, elements of orbit uniformly change and these changes analyze with Edelbaum Analysis.
    Keywords: w propulsion transfer, Time control, Averaging method, Inclination
  • S. A. R. Jalali Chimeh, M. Naderi Tabrizi, H. Karimi Page 29
    Liquid propellant rocket engine is one of the main elements of space vehicles, with this reason having the correct prediction of behavior of the engine in operational time lead to decrease in cost and design time. In this article using physical and mathematical equations for propulsion systems; major elements of an open cycle LPE [(Liquid Propellant Engine) (such as pipes, valves, GG (Gas Generator), CC (Combustion chamberr)], turbo pump assembly) are modeled and using Fortran 90 programming language, the nonlinear and dynamic governing differential equations are numerically solved and a general simulator for open cycle LPEs is developed. The developed simulator has the capability to receive the hydraulic circuit of any open cycle engine for simulation.
    Keywords: Open cycle liquid propellant rocket engine, simulation, nonlinear, dynamic analysis
  • F. Ommi, S. Askari Mahdavi, S. M. Hosein, Alipour, E. Movahed, Nezhad Page 39
    A linear instability analysis of an annular liquid sheet emanating from an atomizer subjected to inner and outer air streams to investigate the liquid viscosity and swirl velocity on the maximum growth rate has been carried out. The dimensionless dispersion equation that governs the instability of a viscous annular liquid sheet under air streams was derived with linear stability analysis. The dispersion equation solved by numerical method and investigated viscosity and swirl velocity effect on maximum growth rate and its corresponding unstable wave number. The results show that decrease in viscosity has positive effect on maximum growth rate and its corresponding unstable wave number. At low liquid swirl Weber number liquid swirl has a stabilizing effect and at high liquid swirl Weber number liquid swirl velocity has a destabilizing effect on the liquid sheet. The growth rate can be related to the breakup length of the liquid sheet and when the growth rate increase, breakup length was shorter. The drop diameter dependent to the wave number and decrease with increase on it that afford to improvement the combustion and decrease the specific fuel consumption.
    Keywords: linear Instability, growth rate, Atomization, Primary breakup, swirl jet
  • S. Shahmirzai Jashoghani, M. Nosratollahi Page 49
    In this research optimal trajectory of lunch vehicle based on maximizing payload is being attended. At first, motion of missile concluding modeling of environment, atmosphere, gravity, mass, motion equations and aerodynamic coefficients would be simulated. Then procedure of an optimized design by using optimal control theory would be described. Applying variational calculus and mathematical modeling of optimization problems would lead project to a two point boundary condition problem which would be solved by numerical solutions such as steepest descent. At last a code would be generated in which optimal trajectory of missile calculated by using indirect optimal control and steepest descent numerical solution. An interesting point in this article is that some variables are used both as state and control variables. Hence state control variables here are divided to two groups, slow state variables concluding ones which are only state variables, and fast state variables concluding ones which are both state variables and control variables simultaneously. Solution for such control problems is described here.
    Keywords: Optimal control theory, multi stage lunch vehicle, pitch program, fast state variable, slow state variable
  • M. Naghikhani, H. R. Ali Mohammadi Page 61
    Selection of the optimal tolerance for the components is one of the most important and complex issues in the design of the parts and products especially in sensitive and accurate industries (like as aerospace). Generally the design engineers tend to consider close tolerances in terms of product performances and high reliability, on the contrary to manufacturing engineers that used to open tolerances because of easier, cheaper and practicality of manufacturing processes. Study the balance between tolerance and other factors affecting it, such as quality, cost and production, is the most important issue in this case. In this regard, there are numerous articles and methods. In this paper we use the tools of statistics and mathematics as" response surface method", first method of diagnosis of the critical tolerances describes and then tolerance of the optimal allocation - in case the cost of production or quality characteristic is optimized- has been examined
    Keywords: response surface method, tolerance allocation, cost, design of experiments
  • A. A. Jafari, A. Mozafari, M. Maghsoudi Mehrabani Page 79
    The effect of rotating speed and stiffeners on vibrations for composite rotors is investigated using Sander's shell theory. The frequency equation is derived implementing the Rayleigh-Ritz procedure based on energy method. The effects of initial hoop tension, centrifugal and Coriolis forces due to the rotation are considered to derive governing equation. The displacement functions satisfying the both ends simply supported boundary conditions are assumed to be trigonometric expressions. By using simple shell theory like as Sander's shell theory the amount of equations and time expenditure are considerably reduced and provides feasible analysis, solution and design especially for composite materials optimization. UD composite materials are used for stiffeners. The effects of these stiffeners are evaluated by an averaging method. Some of stiffeners shapes are considered to optimize the ratio of natural frequency to weight.
    Keywords: vibration, composite, rotor, Sander's theory, stiffener shape