علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

طراحی سامانة پیشرانش تک‌مؤلفه‌ای به کمک روش بهینه‌سازی طراحی چندموضوعی و روش طراحی ترتیبی و مقایسة نتایج

نویسندگان
1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 مجتمع دانشگاهی هوافضا،دانشگاه صنعتی مالک اشتر،تهران،ایران
3 مدیر مرکز ماهواره و فضاپیما، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
سامانة پیشرانش هیدرازینی از پرکاربردترین سامانه­های پیشرانش تک‌مؤلفه­ای است. این سامانه هزینة پایین و جرم کمی دارد و به دلیل ضربة مخصوص بالا و واکنش­پذیری سریعی که از خود نشان می­دهد در کنترل ماهواره­ها و ماهواره­برها استفاده ­می­شود. در پژوهش حاضر به طراحی بهینة یک سامانة پیشرانش تک‌مؤلفه‌ای هیدرازینی با اهداف به حداقل رساندن جرم و حداکثر کردن ضربه کل در چارچوب روش بهینه‌سازی­ طراحی چندموضوعی و روش ترتیبی پرداخته شده است. ضمن اینکه اصول روش­ طراحی چندموضوعی و ترتیبی در این مقاله بیان شده است؛ سعی شده تا تأثیر المان‌های مختلف را روی اهداف طراحی بررسی کرده و مقدار بهینه به‌دست آمده در هر کدام از ساختارهای طراحی را از جوانب مختلف مقایسه کنیم. شایان ذکر است روند طراحی به دو صورت تک هدفی و دو هدفی صورت گرفته است؛ که از این زاویه نیز روش طراحی بهینه چند موضوعی با روش طراحی ترتیبی برای سامانة پیشرانش تک­‌مؤلفه­ای هیدرازینی مقایسه می‌شود.
کلیدواژه‌ها

[1]   Ronald. W. H., Larson, W. J. and  Gary, N. H., eds. Space Propulsion Analysis and Design, 1rd Edition, McGraw-Hill, 1995.
[2]   Sutton, G.P. and Biblarz, O., Rocket Propulsion Elements, 7rd Edition, John Wiley & Sons, 2017.
[3]   Huzel, D.K., Huang, D.H. and Arbit, H., Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines, 1rd Edition, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1992.
[4]   Steve, H., “Launch Vehicle and Spacecraft System Design Using the Pistonless Pump,” Space 2004Conference andExhibit, American Institute ofAeronautics and Astronautics, Vol. 7004,  2004.
[5]   Erichsen, P., “A Quick-Look Analysis Tool for the Impulse Performance of Spacecraft Propulsion Systems,” Presented at the 2nd European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), Brussels, Belgium, 2007.
[6]   Juergen, M., “Thruster Options for Microspacecraft - A
[7]   Review and Evaluation of Existing Hardware and Emerging Technologies,” Presented at the 33rd Joint Propulsion Conference and Exhibit, Seattle, WA, 1997.
[8]   Wiley, S., Dommer, K. and Mosher, L. “Design and Development of the Messenger Propulsion System,” American Institute of Aeronautics and Astronautics/ Society of Automotive Engineers/ American Society of Mechanical Engineers Joint Propulsion Conference, Huntsville, 2003.
[9]   Adami, A.H., Mortazavi, M. and Mehran Nosratollahi. “Multidisciplinary design optimization of hydrogen peroxide monopropellant propulsion system using GA and SQP.’’ International Journal of Computer Applications, Vol.113, No. 9, 2015, pp. 14-21.
[10]  Fazeley, H. R., Taei, H., Naseh, H., & Mirshams, M. “A multi-objective, multidisciplinary design optimization methodology for the conceptual design of a spacecraft bi-propellant propulsion system.’’ Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol.53, No. 1, 2016, pp.145-160.
[11]  Fazeley, H. R, Naseh, H., Mirshams, M. Novinzade, A. “Comprehensive pattern design of a spacecraft bi-propellant propulsion low fuel.’’ Journal of Space science and technology, Vol.7, No. 3, 2014, pp.9-21. (in Persian).
[12]  Brown, Nichols F., and John R. Olds. “Evaluation of multidisciplinary optimization techniques applied to a reusable launch vehicle.” Journal of Spacecraft and Rockets, Vol.43, No. 6, 2006, pp.1289-1300.
[13] Jamali, Sajjad, Seyedhosein Poortakdoost, and Seyed javad Mousavi. "Multidisciplinary and multuobjective  optimization of a flying projective using evolutionary algorithm (NSGA-II).”  Journal of Aviation,  Vol.16, No. 1, 2014, pp.17-32. (in Persian).
[14] Balesdent, Mathieu, Bérend, N., Dépincé, P. and Chriette, A., “A survey of multidisciplinary design optimization methods in launch vehicle design.” Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol.45, No. 5, 2012, pp.619-642.
[15]  Adami, Amirhossein, Mortazavi, M., Nosratollahi, M., Taheri, M. and Sajadi, J., “Multidisciplinary Design Optimization and Analysis of Hydrazine Monopropellant Propulsion System.” International Journal of Aerospace Engineering , Vol.88, No. 6, 2015, pp.45-51.
[16] McRight, Patrick, Popp, C., Pierce, C., Turpin, A., Urbanchock, W. and Wilson, M. , “Confidence Testing of Shell-405 and S-405 Catalysts in a Monopropellant Hydrazine Thruster.” AIAA paper 3952, 2005.
[17]  Nosratollahi, Mehran, Amirhossein Adami, “Conceptual multidisciplinary design optimization of monopropellant propulsion system for a Small Satellite.’’ Journal of Space science and technology, Vol.3, No. 4, 2010, pp.11-23. (in Persian).
[18] Treybal, E. R., Mass Transfer Operations, 3rd edition, McGraw- Hill, 1981.
[19]  Qhanbaripakdehi, Shahram, Mahdi Mozaffari, Ali Hashemi, “Modeling of catalytic propulsion system in incomplete combustion mode.’’ Journal  of Fuel and Combustion, Vol.2, No. 2, 2009, pp.56-67. (in Persian).
[20]  Schmidt, Michael W., and Mark S. Gordon. "The decomposition of hydrazine in the gas phase and over an iridium catalyst." Zeitschrift für Physikalische Chemie, Vol. 227, No.9-11, 2013, pp.1301-1336.
 

  • تاریخ دریافت 04 مرداد 1396
  • تاریخ بازنگری 03 مهر 1396
  • تاریخ پذیرش 17 آبان 1396
  • تاریخ اولین انتشار 17 آبان 1396