علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

تحلیل عملکرد عملگرهای مومنتوم سیالی در مدیریت دمایی میکروماهواره براساس چیدمان هرمی و سه محوره

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
در تحقیق حاضر، عملکرد عملگرهای مومنتوم سیالی در مدیریت دمایی ماهواره براساس دو چیدمان پیشنهادی هرمی و سه محوره مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور دمای دیواره‌های ماهواره با حضور عملگرها و بدون عملگرها در یک دور چرخش مداری ماهواره مورد بررسی قرار گرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه شده‌اند. برای عملگرهای مومنتوم سیالی که به صورت یک حلقه بسته هستند از قاب مرجع چرخان استفاده شده و جریان سیال در داخل عملگرها آرام در نظر گرفته شده است. میزان تاثیر سرعت دورانی سیال در داخل عملگرها بر دمای دیواره‌های ماهواره تحت دو سرعت دورانی مختلف بررسی و شار گرمایی وابسته به زمان بر دیواره‌ها استخراج شده است. نتایج بیانگر این است که در چیدمان هرمی، کاهش دمای سطوح دیواره ماهواره متاثر از دو پارامتر سرعت دورانی سیال و میزان چرخش مداری ماهواره بوده، اما در شرایط بحرانی، چیدمان سه محوره سریعتر می‌تواند این مدیریت دمایی را انجام دهد.
کلیدواژه‌ها

[1]  Maynard, R.S., Fluid Momentum Control, U.S. Patent, 4,776,541, 1998.
[2]  Lurie, B.J. and J.A. Schier, “Liquid-ring Attitude-control System For Spacecraft, ” NASA Tech Briefs, Vol. 14, No. 9, 1990.
[3]  Laughlin, D.R., Sebesta, H.R., Ckelkamp-Baker, D.E., “A Dual Function Magnetohydrodynamic (MHD) Device for Angular Motion Measurement and Control, ” Advances in the Astronautical Sciences, Vol. 111, 2002, pp. 335-348.
[4]  Kelly, A.C., Mc Chesney, C., Smith, P.Z., Waltena, S., “A Performance Test of a Fluidic Momentum Controller in Three Axes,” NASA Report, 2004.
[5]  Tsuyuki, G. and Thunnissen, D., “Margin Determination in the Design and Development of a Thermal Control System,” SAE Technical Paper, 2004-01-2416, 2004.
[6]  Kumar, K.D., “Satellite Attitude Stabilization Using Fluid Rings, ” Acta Mechanica, Vol. 208, No. 2, 2009, pp. 117–131.
[7]  Corey Bolduc Chahe, A., “Rapid Thermal Analysis of Rigid Three-Dimensional Bodies With the Use of Modelica Physical Modelling Language,” MSDL 2009 Summer Presentations for Canadian Space Agency, Department of Space Technologies, Quebec, Canada, 2009.
[8]  Varatharajoo, R., Kahle, R. and Fasoulas, S., “Approach for Combining Spacecraft Attitude and Thermal Control Systems,” Journal of Spacecraft and Rocket, Vol. 40, No. 5, 2003 , pp. 57-664.
[9]  Cheng, W., LiuZhi, N., ZhongAiMing, L., ZhiMin, W., ZongBo He, Z., “Application Study of A Correction Method for A Spacecraft Thermal Model With A Monte-Carlo Hybrid Algorithm,” Chinese Science Bulletin, Vol. 56, No. 13, 201,  pp. 1407-1412.
[10]  Jose, G. and Fernandez-Rico, G., “Linear Approach to the Orbiting Spacecraft Thermal Problem,” Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 26, No. 3, 2012, pp. 511-522.
[11]  Nobari, N.A. and Misra, A.K., “Satellite Attitude Stabilization Using Four Fluid Rings in a Pyramidal Configuration,” AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference, Toronto, Canada, 2010.
[12]  Nobari, N.A. and Misra, A.K., “Attitude Dynamics and Control of Satellites With Fluid Ring Actuators, ” Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 35, No. 6, Nov-Dec 2012, pp. 1855-1864.
[13]  Nobari, N.A. and Misra, A.K., Attitude Dynamics and Control of Satellite with Fluid Ring Actuators,  PhD Thesis, Department of Mechanical Engineering, McGill University, Canada, 2013.
[14]  Taghavi, A.H., Soleymani, A., Shojaee, T., “Attitude Control System Design Based on Fluidic Momentum Controllers under Adaptive Sliding Mode,” Journal of Space Science and Technology, Vol. 7, No. 2, 2014, pp. 63-74 (In persian).
[15]  Tayebi, J. and Soleymani, A., “A comparative Study of CMG and FMC Actuators for Nano Satellite Attitude Control System-Pyramidal Configuration,” IEEE 7th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST), 16-19 June 2015, Istanbol, Turkey.
[16]   Nosratollahi, M., Soleymani, A., Sadati, S.H., “Design of Satellite’s Combined Attitude and Thermal Control System Equipped with FMC Actuators,” Modares Mechanical Engineering, Vol. 18, No. 1, 2018, pp. 122-130 (In persian).
[17]   Nosratollahi, M., Soleymani, A., Sadati, S.H., “Modified L1 Adaptive Control Design for Satellite FMC Systems with Actuators Time Delay,” International Journal of Engineering, Transactions B: Applications,  Vol.31, No. 11, 2018, pp. 1982-1990.
[18]   Nosratollahi, M., Soleymani, A., Sadati, S.H., “Decision-Making System Design for Satellite Temperature Management in the Presence of Fluid Momentum Controller Actuators Fault,” Modares Mechanical Engineering, Vol. 19, No. 4, 2019, pp. 947-957 (In persian).
[19]   Struble, C., Bascaran, E., Bannerot, R.B., Mistree, F., “Compromise: a Multiobjective Hierarchical Approach to the Design of Spacecraft Thermal Control Systems,” ASME Computers in Engineering Conference, Anaheim, CA, USA, July 30-Augest 3, 1989.
[20]   White, F., M., Fluid Mechanics, 4th Ed, McGraw-Hill, 2001.
[21]   Teal Sheet Series: International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys, The Aluminum Association, Inc, Revised: January 2015.
[22]   Batchelor, G. K.. An Introduction to Fluid Dynamics, CambridgeUniv.Press, Cambridge, England,  1967.
Rao, A.V., Dynamics of Particles and Rigid Bodies: A Systematic Approach, Cambridge University Press, Cambridge, England, 2006.

  • تاریخ دریافت 29 دی 1397
  • تاریخ بازنگری 17 تیر 1398
  • تاریخ پذیرش 01 آبان 1398
  • تاریخ اولین انتشار 01 فروردین 1399