فهرست مطالب

فناوری در مهندسی هوافضا - سال چهارم شماره 3 (پیاپی 14، پاییز 1399)

نشریه فناوری در مهندسی هوافضا
سال چهارم شماره 3 (پیاپی 14، پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسن ناصح*، صفا دهقان منشادی، مصطفی جعفرپناه، فاطمه اصدق پور، احمد قنبری مطلق، نسرین صحرانوردفرد صفحات 1-13

    هدف این مقاله طراحی منظومه نانوماهواره های مکعبی ناوبری برای تعیین موقعیت محلی کشور ایران با رویکرد استفاده از قطعات و المان های تجاری موجود می باشد. در این راستا، ماتریس طراحی نانوماهواره های مکعبی به منظور تعیین الزامات موقعیت محلی استخراج شده است. ابتدا، با استفاده از پردازش آماری نانوماهواره های مکعبی با ماموریت مشابه، اطلاعات مربوط به زیرسامانه های مختلف تعیین می شود. سپس، مطابق این پردازش داده ها، مشخصات کلی زیرسامانه های مختلف (کنترل وضعیت، کنترل حرارت، تامین توان، سازه و مخابرات)، اعم از توان، جرم، هزینه و حجم استخراج شده است. در ادامه، با انتخاب محموله مناسب برای انجام ماموریت مدنظر و بررسی جنبه های مختلف و ارضای الزامات ماتریس طراحی از کاتالوگ های زیرسامانه ها و قطعات تجاری سازی شده موسوم به "COTS" استفاده شده است. همچنین، پوشش دهی منظومه نسبت به موقعیت محلی کشور ایران از منظر دسترس پذیری نیز در نرم افزار STK تحلیل و شبیه سازی شده است. در نهایت، می توان منظومه ماهواره های مکعبی با زیرسامانه های مشخص (برگرفته از قطعاتCOTS) و درصد پوشش دهی قابل قبول را برای تعیین موقعیت محلی کشور ایران پیشنهاد نمود.

    کلیدواژگان: ماهواره مکعبی، منظومه، طراحی آماری، طراحی پارامتری، ماژولار (COTS)
  • وحید چراغی محمودآبادی*، هادی مکارم، مجید حاتم صفحات 15-24

    خطای ناوبری در کاربرد رادار با دهانه مصنوعی (سار) منجر به خطای فاز سیگنال بازگشتی و کاهش کیفیت تصویر سار می شود. از این میان، خطای فاز مرتبه های صفر و یک بر کیفیت تصویر اثری ندارد، اما خطای فاز مرتبه های دوم و بالاتر بسیار حایز اهمیت است. بخش عمده خطای فاز مرتبه های دوم و بالاتر ناشی از خطاهای زاویه اولیه، بایاس سنسورهای اینرسی و رفتار تصادفی این سنسورها است. به منظور فایق آمدن بر این مشکل از سیستم های ناوبری تلفیقی INS/GPS استفاده می شود. از طرفی، وجود گسستگی در خروجی سیستم های ناوبری تلفیقی منجر به کاهش شدید کیفیت تصویر سار می شود. در این مقاله، اثر رویکردهای مختلف بخش ناوبری بر پاسخ ضربه سمت مورد بررسی قرار گرفته و اهمیت استفاده از الگوریتم های ویژه برای تلفیق داده های INS و GPS نشان داده شده است. سپس، با توجه به رفتار خطای ناوبری، الگوریتم پیشنهادی برای ناوبری در سار ارایه شده و مزیت آن در پاسخ ضربه سمت و کیفیت تصویربرداری به نمایش در آمده است.

    کلیدواژگان: رادار دهانه مصنوعی، سیستم ناوبری اینرسی، سیستم ناوبری تلفیقی، پاسخ ضربه سمت
  • ایمان شفیعی نژاد*، شراره قاسمی، نادیا نوری صفحات 25-33
    ماموریت های فضایی سرنشین دار بخش اعظمی از سفرهای آینده فضایی را به خود اختصاص می دهد. تشعشعات فضایی کمربندهای ون آلن یکی از چالش های مهم ماموریت های فضایی با رویکرد زیست-فضا است. فضاپیماها تحت نفوذ تشعشعات پرانرژی موجود در فضا قرار دارند که تاثیرات زیادی بر وسایل الکتریکی و محموله های آنها، به خصوص محموله های زیستی دارد. این امر نیاز به حفاظت تشعشعی یا کاهش اثر آن را دارد.به عنوان مثال، زمانی که گیاهان تحت تاثیر تنش تشعشعی قرار می گیرند، این تشعشعات تاثیر مخربی بر رشد آنها به علت آسیب دی ان ای می گذارد و منجر به کاهش رشد و تغییرات ژنتیکی آنها می شود. در این مقاله، به بررسی اثرات تشعشعی کمربندهای ون آلن بر موجودات زنده در سفرهای فضایی پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: ماموریت های فضایی، کمربندهای ون آلن، تشعشعات کیهانی، تشعشعات خورشیدی، زیست فضا، محموله زیستی
  • عبدالله اسدالهی قهیه*، ساناز نیک آئین، داود رمش صفحات 35-43
    این مقاله روشی نوین و فراگیر در راستای طراحی مفهومی موتورهای سوخت مایع سیکل انبساطی ارایه می دهد. از مزایای کد محاسباتی توسعه داده شده در این پژوهش، امکان در نظرگرفتن رژیم کار بدون کاویتاسیون پمپ ها با بیشینه کردن ضربه ویژه سامانه موتور است. بر مبنای الگوریتم ارایه شده، رژیم پایای موتور مدل سازی ریاضی استاتیکی می شود. این امر برای افزایش قابلیت اطمینان، کاهش هزینه ها در فاز طراحی مفهومی و بهینه سازی قابل توجه است. یکی پارامترهای تاثیرگذار در قابلیت اطمینان یک سامانه سادگی آن بوده که در این سیکل با حذف مولد گاز از پیچیدگی سامانه کاسته خواهد شد. الگوریتم پیشنهادی علاوه بر برآوردهای ابعادی و عملکردی سامانه موتور، کارایی سامانه پیشرانش (ضربه ویژه موتور، بازده توربین و پمپ ها) را در نقاط مختلف کاری بررسی می کند. الگوریتم محاسباتی مدل ریاضی استاتیکی به زبان «ماکروسافت ویژال استادیو» تهیه شده است. برای راستی آزمایی روش یاد شده، نتایج محاسبات تیوری برای موتور "RL10" با داده های واقعی آن مقایسه می شود که حاکی از دقت مناسب مدل یاد شده می باشد.
    کلیدواژگان: سیکل انبساطی، طراحی مفهومی، برآورد عملکردی و ابعادی سامانه، رژیم نامی، مدل سازی ریاضی
  • مریم ایمانی* صفحات 45-63

    تصاویر ابرطیفی اطلاعات طیفی با ارزشی را جهت آشکارسازی هدف فراهم می کنند، ولی از آن جاکه این تصاویر برای مناطق ایران در دسترس نیستند. بنابراین، در این پژوهش از تصاویر چندطیفی با حدودا 10 باند طیفی استفاده شده است. با توجه به تفاوت های بین تصویر ابرطیفی و چندطیفی، نیاز به طراحی یک سامانه مناسب جهت انتخاب و تطبیق آشکارساز مناسب برای تصاویر چندطیفی احساس می شو. در این مقاله، یک روش سازمان یافته جهت ارزیابی روش های آشکارسازی هدف تصاویر ابرطیفی استفاده و یک سامانه آشکارسازی هدف طراحی شده است. طبق این سامانه بررسی می شود که کدام یک از آشکارسازها می تواند انتخاب مناسبی جهت اعمال بر روی تصاویر چندطیفی ایران باشد. جهت این امر دو ماهواره لندست 8 و سنتینل 2 را به ترتیب برای تصاویری از مناطق آبادان و اهواز مورد استفاده قرار گرفته اند. طبق نتایج آزمایش ها، آشکارساز نگاشت زاویه طیفی بر مبنای کرنل، در آشکارسازی بسیاری از اهداف با استفاده از تصاویر چندطیفی عملکرد مناسب تری از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: آشکارسازی هدف، هدف نابه هنجار، تصویر چندطیفی، لندست 8، سنتینل 2
  • ثریا لیثی، جواد پشتان* صفحات 65-76

    هواپیماهای بدون سرنشین بال زن با توجه به توانایی پرواز بدون صدا در سرعت های کم و قابلیت مانور زیاد در معرض توجه قرار گرفته اند. در این مقاله، با بررسی تاریخچه این موضوع و اهمیت آن در زمینه علوم مهندسی، چگونگی بدست آمدن نیروهای مورد نیاز برآی پرواز در بال زدن شرح داده می شود. پس از آن، با بررسی جوانب مختلف و ارایه معادلات، مدل مناسبی به منظور دست یابی به اهداف کنترلی بدست می آید. با توجه به پیچیدگی سینماتیکی و دینامیکی بال زن ها، مدل به دست آمده غیرخطی و متناوب می باشد. پایداری بال زن ها که اغلب با استفاده از روش های متوسط گیری و نظریه فلوکه بررسی می شود، شرح داده شده است. چالش های کنترلی مطرح شده و مناسب ترین رویکردهای کنترلی برای کنترل پرواز بال زن انتخاب می شود. با توجه به محدودیت در وزن ربات بال زن، انتخاب قطعات الکترونیکی نیز به عنوان یک چالش بررسی خواهد شد.

    کلیدواژگان: بال زن، نظریه فلوکه، کنترل پرواز، سیستم غیرخطی متناوب، پایداری
|
  • Hassan Naseh *, Safa Dehghan Menshadi, Mostafa Jafarpanah, Fateme Asdghpour, Ahmad Ghanbari Motlagh, Nasrin Sahranavardfard Pages 1-13

    The main purpose of this paper is to design a navigation CubeSat constellation for local positioning system (LPS) that provides the postiong of Iran, based on COTS approach. To this end, the initial processing of subsystems' information was carried out using statistical processing of CubeSats with the same mission. According to the resultant data, common specifications of different subsystems (structure, electric power, attitude determination and control, thermal control, and communication), including required mass, power, volume and price were determined. Furthemore, the payload design was performed based on the specific mission, design matrix requirements, etc. by utilizing similar subsystem class catalogues (called COTS). Also, local positioning and coverage of the satellite constellation for the Iran was analyzed and simulated from the availabile datd in the Satellite Tool Kit (STK). Finally, the CubeSats constellation with specified subsystem (based on COTS approach) has been suggested for the acceptable coverage percentage to determine the local positioning in Iran. ‌‌

    Keywords: Cub-sat, Constellation, Statistical design, Parametric Design, Commercial of the Shelf (COTS)
  • Vahid Cheraghi Mahmudabadi *, Hadi Makarem, Majid Hatam Pages 15-24

    Navigation errors in synthetic aperture radar (SAR) applications lead to phase errors in SAR echo signal and image quality degradation. Among different phase errors, zero and first order errors have no effect on image quality, while second and higher order terms are very important. The majority of second and higher order phase errors are due to initial alignment errors, and bias and random errors of inertial sensors. Integrated INS/GPS navigation systems are used for solving this problem. However, discontinuities in integrated navigation data lead to severe SAR image quality degradation. In this paper, the effect of different navigation approaches on SAR azimuth impulse response was studied and the importance of specially-designed algorithms to integrate INS and GPS was illustrated. Then, the proposed algorithm for navigation in SAR application was presented according to navigation errors behavior, and its benefit in azimuth impulse response, and imaging quality was illustrated. ‌‌

    Keywords: Synthetic Aperture Radar, Inertial Navigation System, Integrated Navigation System, Azimuth Impulse Response
  • Iman Shafieenejad *, Sharareh Ghasemi, Nadia Noori Pages 25-33
    Manned space missions account for a large proportion of future space travel missions.Van Allen radiation belts are major challenges of space missions with an astrobiology approach. In general, every living-being in space is affected by cosmic rays and solar charged particles. The amount of this radiation in two areas around the Earth, named Van Allen belts is significant. For example, planets exposed to radiation stress, due to DNA damage, has destructive effect on its growth, leading to reduced growth and genetic alteration. In this paper, effects of a Van Allen radiation belt on living organisms during space travel are investigated.
    Keywords: Space missions, Van Allen belts, Cosmic radiation, Solar Radiation, Astrobiology, Bio-cargo
  • Abdollah Asadollahi *, Sanaz Nikaein, Davood Ramesh Pages 35-43
    This article presents a novel and comprehensive approach to conceptual design of expander cycle liquid engines. One advantage of the computational code developed is the possibility of considering the working regime without cavitation of pumps by maximizing specific impulse of the engine system. Based on the proposed algorithm, the steady state regime of the mathematical modeling engine becomes static. This is important to increase reliability and to reduce costs during conceptual design phase, as well as optimization. One of the factors affecting the reliability of a system is its simplicity, which eliminates complexity. Here, the generator has been eliminated. In addition to the dimensional and functional estimations of the engine system, the proposed algorithm examines the performance of the propulsion system (engine specific impulse, turbine efficiency, and pumps) at various work stations. The computational algorithm of the static mathematical model was developed in Microsoft Visual Studio language.
    Keywords: Example Cycle, Conceptual design, System Functional, Dimensional Estimation, Nominal Regime, Mathematical Modeling
  • Maryam Imani * Pages 45-63

    Hyperspectral images provide worthful spectral information for target detection. Since these images are not available in Iran, we use multi-spectral images with approximately 10 bands. Due to differences of hyperspectral and multi-spectral images, a target detection system (using multi-spectral images) is designed in this work. An algorithem for selection and adaptation of an appropriate target detector was proposed to this end. The algorithmic approach assess the target detectors performances on hyperspectral images and designs a systematic target detector system. This system assess which of target detectors of hyperspectral images can be useful for multi-spectral images. Two images from Abadan and Ahvaz acquired by Landsat 8 and Sentinel 2 were selected for our experiments. According to our results, the Kernel based spectral angle mapper shows superior results for targets detection using multi-spectral images. ‌‌

    Keywords: Target Detection, anomalous target, Multi-spectral Image, Landsat 8, Sentinel 2
  • Sorayya Leyci, Javad Poshtan * Pages 65-76

    Hyperspectral images provide worthful spectral information for target detection. Since these images are not available in Iran, we use multi-spectral images with approximately 10 bands. Due to differences of hyperspectral and multi-spectral images, a target detection system (using multi-spectral images) is designed in this work. An algorithem for selection and adaptation of an appropriate target detector was proposed to this end. The algorithmic approach assess the target detectors performances on hyperspectral images and designs a systematic target detector system. This system assess which of target detectors of hyperspectral images can be useful for multi-spectral images. Two images from Abadan and Ahvaz acquired by Landsat 8 and Sentinel 2 were selected for our experiments. According to our results, the Kernel based spectral angle mapper shows superior results for targets detection using multi-spectral images. ‌‌

    Keywords: Ornithopter, flapping flight, Stability, flight control, Non-linear Time Periodic System, Floquet theory