Multidisciplinary Conceptual Design Optimization of Monopropellant Propulsion System of Nanosatellite

Nosratollahi, M.; Adami-Dehkordi, A. H.

Multidisciplinary Conceptual Design Optimization of Monopropellant Propulsion System of Nanosatellite

Authors

M. Nosratollahi

A. h. Adami-Dehkordi

Abstract

This paper presents the multidisciplinary design optimization of monopropellant propulsion system of the nanosatellite for planner maneuver. Mass, configuration and internal ballistic equations are derived for any part of propulsion system (thruster, tank, pressurized gas, ...). Minimizing total mass of the propulsion system and satisfying all constrains such as Thrust limitation 5 (N) and 10 (N), Minimum specific impulse () and minimum throttle area (). AAO framework is developed and the direct search is selected for optimization method. Finally optimum designs are introduced and compared for 10(N) and 5(N) monopropellant propulsion system.

Keywords

monopropellant propulsion system

Multidisciplinary Design Optimization (MDO)

Space maneuver

Nanosatellite

Article Title Persian

طراحی مفهومی بهینة چند موضوعی سیستم پیشرانش تک مؤلفه‌ای برای یک ماهوارة کوچک

Authors Persian

مهران نصرت‌الهی

امیرحسین آدمی‌دهکردی

Abstract Persian

در این پژوهش، طراحی بهینة مفهومی سیستم پیشرانش تک مؤلفه‌ای یک نانوماهواره برای انجام مانور فضایی هم صفحه به روش بهینه‌سازی چند موضوعی انجام پذیرفته است. تعیین روابط جرمی- هندسی و انرژتیک برای بخش‌های مختلف سیستم پیشرانش ارائه شد و بهینه‌سازی براساس حداقل‌سازی جرم سیستم پیشرانش و ارضای قیود طراحی از جمله مقادیر نیروی رانش 10 و 5 نیوتن، حداقل قطر گلوگاه، حداقل دبی جرم نازل و حداقل ضربة ویژه 200 ثانیه انجام شده است. در نهایت طرح ‌بهینه مربوط به سیستم پیشرانش 10 و 5 نیوتنی ارائه شده است.

Keywords Persian

سیستم پیشرانش تک مؤلفه‌ای

طراحی بهینة چند موضوعی

مانور فضایی

نانو ماهواره

Luu, K. and Martin, M., “Microsatellite and Formation Flying Technologies on University Nanosatellites,” AIAA Space Technology Conference, Albuquerque, NM, 28-30, Sept. 1999, pp. 99-4535.
Schein, J. Gerhan, A., Rysanek, F. and Krishnan M., “Vacuum Arc Thruster for CubeSat Propulsion,” Alameda Applied Sciences Corporation, San Leandro, CA, USA University of Illinois Urbana-Champaign, IL, 2001.
Pranajaya, F. M., “Progress on Colloid Micro-Thruster Research and Flight Testing”, Space Systems Development Laboratory, Department of Aeronautics and Astronautics, Stanford University, 2002.
Bossak, M., “Applications of MEMS For Unmanned Aerial Vehicles (UAV’s)”, UAV Net Meeting, Warsaw, Poland, April 2002.
Osiander, R., Garrison Darrin, M. A. and Champion, J. L., MEMS and Microstructures in Aerospace Applications, Taylor & Francis, 2006.
Kitler, M., Micropropulsion Technology Assessment for Darwin, (Master Thesis) European Space Research and Technology Centre (ESTEC), 2004.
نصرت الهی، مهران، آدمی‌دهکردی، امیرحسین و بلوچستانی، وحید. «مقایسه‌ای بین روش‌های مختلف تزریق محموله در مدار زمین،» هشتمین کنفرانس بین المللی هوافضا ایران، اصفهان، شاهین‌شهر، 1387 .
Sutton, G. P. and Biblarz, O., Rocket Propulsion Elements, John Will and Son, 7^th Edition, 2001.
آدمی‌دهکردی، امیر حسین و حیدری، محمدرضا. «ارائة الگوریتم بهینه‌‌سازی فشار محفظه احتراق موتورهای سوخت جامد،» هشتمین کنفرانس بین‌المللی هوافضا ایران، اصفهان، شاهین‌شهر، 1387 .
حیدری، محمدرضا و آدمی‌دهکردی، امیر حسین. «تحلیل گرین و شبیه‌سازی سریع بالستیک داخلی موتور سوخت جامد،» هشتمین کنفرانس بین‌المللی هوافضای ایران، اصفهان، شاهین‌شهر، 1387.
یوسفی، شهرام. تحلیل سازه‌های هوافضایی، انتشارات صنایع هوافضا، تهران، 1385.