Study of Recovery System Performance of a Sounding Rocket using Launching Tests

RasiMarzabadi, F.; Meshkani, R.; Pouryavi, H.; Farsi, M. A.; Ebrahimi, M.

Study of Recovery System Performance of a Sounding Rocket using Launching Tests

Authors

F. RasiMarzabadi

R. Meshkani

H. Pouryavi

M. A. Farsi

M. Ebrahimi

Abstract

According to the importance of knowing aerodynamic parameters of parachutes used as recovery system of a sounding rocket, some launching tests were conducted to achieve the acceptable reliability. A testing rocket which simulated the recovery condition of the sounding rocket was used in these tests. Furthermore, the results of the tests used for validating a simulation code written for investigating the aforementioned two stage recovery system process. Some aerodynamic parameters of parachutes such as drag coefficient, opening force coefficient, and filling time, filling distance and drag area increase during inflation process were estimated from the tests in various conditions. The results show that for the first and second used drogue chutes with large canopy-loading, in contrast to the main parachute with small canopy-loading, the inflation parameters were not dependent on the height or air density. The drag area versus time shows linear variation for the first drogue chute, and shows second and third function for the other two parachutes. The situation of the second drogue chute in front of the main parachute affects the filling time of the main parachute. The distance between the parachutes, the ratio of their canopy areas and the air velocity are some parameters that affect the filling time. The results of this investigation could be worth for the design of a decelerator system, preciously.

Keywords

Main parachute

Drogue chute

Sounding rocket

Inflation

Recovery

Opening force

Launching test

Article Title Persian

عملکرد مجموعه چتر فرود محموله فضایی با استفاده از آزمون‌ پرتابی

Authors Persian

فائزه راثی مرزآبادی

رضا مشکانی

حسین پوریاوی

محمدعلی فارسی

محمد ابراهیمی

Abstract Persian

در این تحقیق، با توجه به اینکه دانستن پارامترهای ایرودینامیکی مجموعه چترهای فرود، برای دست یافتن به یک سیستم بازیابی قابل اطمینان، نقش اساسی دارد، یک‌سری آزمون‌های پرتابی انجام شد و با به سرعت رساندن یک راکت آزمایشی و مجموعه چتر دو مرحله‌ای به‌کار رفته، شرایط بازیابی محمولة فضایی شبیه‌سازی شد. همچنین از یک کد نرم‌افزاری برای شبیه‌سازی رفتار مجموعه‌ چترها، استفاده شد که با کمک داده‌های تجربی حاصل از نتایج آزمون‌ها، بر این کد نرم‌افزاری صحه‌گذاری شد. به‌منظور تصحیح پارامترهای ایرودینامیکی تخمین زده شده در طراحی، با تحلیل داده‌های استخراج شده از زیرسامانة اندازه‌گیری، ضریب پسا و ضریب نیروی بازشوندگی و پارامترهای فرآیند باز شدن، شامل زمان و فاصله باد شدن و تابع تغییرات سطح پسا برای هر چتر در شرایط مختلف استخراج شد. نتایج نشان داد در مورد چترهای ترمزی اول و دوم که دارای بارگذاری کنوپی بزرگی هستند، وابستگی پارامترهای باز شدن چتر با چگالی یا ارتفاع، کمتر است. اما در مورد چتر اصلی که بارگذاری کنوپی کوچکی دارد، وابستگی زمان باد شدن با چگالی بیشتر است. در مورد چتر ترمزی اول، تابع تغییرات سطح پسا نسبت به زمان در حین فرآیند باد شدن، به‌صورت خطی و در مورد چتر ترمزی دوم و چتر اصلی، توابع درجه دو و سه تخمین زده شد. به‌دلیل وجود چتر ترمزی دوم در جلوی چتر اصلی، زمان باز شدن چتر اصلی افزایش می‌یابد که میزان این تأخیر به پارامترهای مختلفی همچون فاصلة دو چتر از هم، نسبت قطر آنها و سرعت محموله وابسته است. با استفاده از پارامترهای به‌دست آمده برای نوع چترهای استفاده شده، می‌توان آنها را در طراحی یک مجموعه کاهندة سرعت، با دقت مناسبی به‌کار برد.

Keywords Persian

چتر اصلی

چتر ترمزی

محمولة فضایی

باد شدن

بازیابی

ضریب نیروی بازشوندگی

آزمون پرتابی

Tutt, B. A. and Taylor, A. P., “The Use of LS-DYNA to Simulate the Inflation of a Parachute Canopy,” 18^th AIAA Aerodynamic Deceleratory Systems Technology Conference and Seminar, 2005.
Poynter, D. F., The Parachute Manual, Vol. II, California: Para Pub., 1991.
Knacke, T. W, Parachute Recovery systems: Design Manual, California, Para Pub., 1992.
Ewing, E. G., Bixby, H. W. and Knacke, T. W., Recovery Systems Design Guide, Technical Report, Irvin Industries Inc, California Division, 1978.
Rychnovsky, R. E., “A Lifting Parachute for Very-Low-Altitude, Very-High-Speed Deliveries,” Journal of Aircraft, Vol. 14, No. 2, 1977, pp. 184-187.
Masciarelli, J., Cruz, J. R., and Hengel, J. E., “Development of an Improved Performance Parachute System for Mars Missions,” 17^th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar, Monterey, California, 2003.
Thomas, R., Thomas, D. G. and Morgan, B., “Flight Testing a Parachute Orientation System to Air Launch Rockets into Low Earth Orbit,” 19^th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and Seminar, Williamsburg, VA, 2007.
Stein, K. and et al., “Aerodynamic Interactions between Parachute Canopies,” Transactions of the ASME, 70, 2003.
Rasi Marzabadi, F., Meshkani, R., Pouryavi, H. and Ebrahimi, M., “Aerodynamic Coefficient Corrections of Parachute Group of a Space Vehicle Based on Experimental Tests,” 1^st National Hydraulic and Aerodynamic Conferences, HAC2012, Tehran, Aeronautical Organization, 2012 (In Persian).