علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

طراحی سیستم پیشرانش دومولفه‌ای یک طبقه فوقانی با الگوریتم PSO هیبریدی چندهدفه

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 دانشجوی دکترای هوافضا، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 مدیر مرکز ماهواره و فضاپیما، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
بلوک‌های انتقال مداری وظیفه‌ی انتقال ماهواره‌ها از مدار پارکینگ به سایر مدارهای هدف را دارند، در این مقاله به طراحی چند موضوعی بهینه یکی از مهم‌ترین زیر سیستم‌های آن یعنی زیرسیستم پیشرانش و از نوع دومؤلفه‌ای مایع، به‌صورت چندهدفه مبتنی بر حداقل جرم و حداکثر ضربه مخصوص پرداخته شده و درنهایت به مقایسه هزینه‌ای آن نیز اشاره‌ای گردیده است. برای ترکیب‌های NTO (اکسید نیتروژن) به‌عنوان اکسیدانت و سوخت‌های UDMH ، MMH ، Hydrazine و RP-1 (کراسین-نوع1) و برای سازه‌های معمول مورد استفاده در این سیستم‌ها طراحی و بهینه‌سازی توسط الگوریتم ازدحام ذرات (PSO ) هیبریدی چند هدفه صورت گرفته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Nosrattollahi, M., Basohbat Novinzadeh; A.R., Zakeri; M., Bemani; V. and Emadi Noori, Y., “Integrated Design of Orbital Transfer Block in an Optimized and Multistep Converged Environment,” Journal of Space Science and Technology, Vol.7. No. 4, Winter 2015, pp. 27 -37.
[2] Hammond, W.E., Design Methodologies for Space Transportation Systems, AiAA, 2001.
[3] AESTUS: Upper Stage Engine manual ASTRIUM Space Transportation, 2015.
[4] Ley, W., Klaus W. and Willi H., eds. Handbook of Space Technology, Vol. 22. John Wiley & Sons, 2009.
[5] Bruno, C, and Accettura, A.G.,  Advanced Propulsion Systems and Technologies, Today to 2020. Vol. 223, Amer Inst of Aeronautics &, 2008.
[6] Moon, Yongjun, et al. “Design Specifications Of H 2O2/Kerosene Bipropellant Rocket System For Space Missions,” Aerospace Science and Technology, Vol. 33, No. 1 , 2014, pp. 118-121.
[7] Sutton, George P., and Oscar B., Rocket Propulsion Elements, John Wiley & Sons, 2016.
[8] Humble, R.W., Gary N. Henry, and Wiley J. Larson, eds. Space Propulsion Analysis and Design. Vol. 1. New York: McGraw-Hill, 1995.
[9] Adami, Amirhossein, Mortazavi, M. and Nosratollahi M., "A New Approach in Multidisciplinary Design Optimization of Upper-Stages Using Combined Framework." Acta Astronautica, Vol. 114, 2015, pp.174-183.
[10]Tajmar, M.,  Advanced Space Propulsion Systems, Springer Science & Business Media, 2012.
[11]Fatehi, M., Nosratollahi, M., Adami, A.H. and Taherzadeh, S.M,. “Designing Space Cold Gas Propulsion System using Three Methods: Genetic Algorithms, Simulated Annealing and Particle Swarm,” International Journal of Computer Applications, Vol. 118, No. 22, 2015.
[12]Fortescue, P., Swinerd, G. and Stark, J. eds. Spacecraft systems engineering, John Wiley & Sons, 2011.
[13]Adami, A.H. and et al. “Multidisciplinary Design Optimization and Analysis of Hydrazine Monopropellant Propulsion System.  ”International Journal of Aerospace Engineering 2015.
[14]Huzel, D.K., and H. Huang, D., Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines, AiAA, Vol. 147, 1992.
[15] Schmidt, E.W., Hydrazine and Its Derivatives, Preparation, Properties, Applications,2nd ed., John Wiley & Sons, New York, 2001.
[16] Sanford Gordon, Bonnie J. McBride, Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications, NASA, Lewis Research Center, Cleveland, Ohio, 1994, Technical Report.
[17] Erichsen, P., “Spacecraft Propulsion with System Impulse Performance Analysis,” 2011.
[18] Taylor, Travis S.,  Introduction to Rocket Science and Engineering. CRC Press, 2017.
[19] Global Optimization Toolbox, Matlab User guide, 2019.
[20] Available, [On Line]: http://www.space-propulsion.com/launcher-propulsion/rocket-engines/aestus-rocket-engine.html
[21] Lacoste, M. and et al. “Carbon/Carbon Extendible Nozzles,” Acta astronautica, Vol. 50, No. 6 2002, pp.357-367.
[22] Potapov, A., Shtefan, Y. and Lichman, E., “Research of Material for Uncooled Nozzle Extensions of Liquid Rocket Engines,” Acta Astronautica, Vol. 64, No.1, 2009, pp. 22-27.
[23] Valentine, P.G., Lee, R. Allen, P. Gradl and et al., “Upper Stage Engine Composite Nozzle Extensions,” Conference: 53rd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, 2015.
[24] Propellant Tank Lineup IHI Aero Space Data Sheet, IHI Aerospace Co., Ltd, in Available, [On Line]: https://www.ihi.co.jp/ia/en/products/space/ tanks/index.html
[25] Available, [On Line]: http://www.psi-pci.com/ Data_Sheets1_main.htm
[26] Available, [On Line]: Aerojet Propellant Tank Data Sheet.
[27] Muhalim, N. M. F. and Krishnan, S., “Design of Nitrogen-Tetroxide/Monomethyl-Hydrazine Thruster for Upper Stage Application,” Published 2013.
[28] Tam, Walter H. and et al., “Low Cost Derivative Tanks for Spacecraft and Launch Vehicles,” AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 35Th, Los Angeles, CA. 1999.
[29] Muhalim, N.M.F. B., and Subramaniam Krishnan. “Design of Nitrogen-Tetroxide/ Monomethyl-Hydrazine Thruster for Upper Stage Application,” Published 2013.
[30] Available: [On Line], http://www.space-propulsion.com/launcher-propulsion/rocket- engines/vinci-rocket-engine.html
[31] Mouritz, A.P., Introduction to Aerospace Materials, Elsevier; 2012 May 23.
[32] Nieroski, John S., and Edward I. Friedland. “Liquid Rocket Engine Cost Estimating Relationships,” AIAA Paper, 1965, 65-533.
[33] Frank, C., Pinon, O., Tyl, C. and Mavris, D.N., “New Design Framework For Performance, Weight, and Life-Cycle Cost Estimation of Rocket Engines,” 6th European Conference for Aerospace Sciences - EUCASS At: Krakow, Poland 2015.
[34] Available, [On line]: http://www.metalprices.com
[35] Shama Rao N., Simha T.G.A., Rao K.P., Ravi Kumar G. V. V., Carbon Composites are Becoming Competitive and Cost Effective (Infosys), 2015
[36] Available, [On line]: https://www. midweststeelsupply.com.
[37] Defense Logistics Agency, “Aerospace Energy Standard Prices for DOD Customers Effective 1 Oct 2015,” tech. rep, DLA, 2015.
[38] Ventura, Mark. The Lowest Cost Rocket Propulsion System,  42nd AIAA/ASME/SAE/ ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. 2006.

  • تاریخ دریافت 05 اسفند 1396
  • تاریخ بازنگری 26 دی 1398
  • تاریخ پذیرش 15 اردیبهشت 1399
  • تاریخ اولین انتشار 01 مهر 1399