فهرست مطالب

دانش و فناوری هوافضا - سال یازدهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

نشریه دانش و فناوری هوافضا
سال یازدهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/01
  • تعداد عناوین: 14
|
  • بهروز شهریاری*، سید محمدرضا افقری صفحات 7-23
    هدف از این تحقیق بررسی عددی رفتار جریان در ایمپلر توربین جریان شعاعی موتور توربین گاز هوایی می باشد. پس از مدل سازی و شبکه بندی ایمپلر، با استفاده از مدل جریان آشفته k-ω-sst تحلیل عددی شده و رفتار جریان در بررسی می گردد. در این تحلیل با روشی نوین از ترکیب دو روش دستگاه مختصات ثابت و چرخان و همچنین در بررسی رفتار جریان داخل توربین از امکانات محیط توربو پروسسینگ استفاده شده است. توسط این روش و تعریف صفحات و خطوط مختلف بر روی سطوح پره و فضای بین آنها، کمیت های جریان در تمام نقاط بررسی و با نتایج طراحی آیرودینامیکی مقایسه می گردد. نتایج نشان می دهند که نسبت فشار توربین تاثیر به سزایی در عملکرد آن داشته و با ازدیاد نسبت فشار، راندمان ابتدا افزایش و سپس با شیب کمی کاهش می یابد. مطابق نتایج ماکزییم راندمان توربین در حدود 85 درصد در نسبت فشار تقریبا 5/2 اتفاق می افتد. در ادامه شرایط خارج از طرح نیز برای این توربین بررسی می شود. مطابق نتایج این بررسی، با افزایش دور در نسبت فشار ثابت، دبی جرمی و گشتاور کاهش و با افزایش نسبت فشار در دور ثابت، دبی جرمی و گشتاور افزایش می یابد. این تحلیل عددی توسط تحلیل جریان داخل پروانه توربینی که داده های آزمایشگاهی آن موجود می باشد، صحه گذاری شده است.
    کلیدواژگان: موتور توربینی هوایی، توربین جریان شعاعی، ایمپلر، شبیه سازی عددی، نقطه طرح و خارج از طرح
  • افشین مدنی، محمدحسین مقیمی اسفند آبادی، محمدحسن جوارشکیان* صفحات 25-37

    در این تحقیق با استفاده از روش شبیه سازی عددی به بررسی محل قرارگیری سامانه کنترلی اسپلیت درگ در طول دهانه بال پهپاد و اثر آن بر روی ضرایب آیرودینامیکی پرداخته می شود. این سامانه کنترلی از دو صفحه بر روی هم تشکیل شده است که با باز شدن آن، پسای فشاری در یک بال را ایجاد می نماید. این سامانه برای ایجاد گشتاور گردشی در هواپیماهای بال پرنده مورد استفاده قرار می گیرد. هواپیماهای بال پرنده به دلیل وجود زاویه عقب گرد در بال ها و تشکیل گردابه راس بال در زوایای حمله بالا در این نوع پیکربندی از حساسیت بالایی برای تعیین محل قرارگیری سطوح کنترلی برخوردار است. در اینجا برای نصب و جانمایی سامانه کنترلی اسپلیت درگ، از دیدگاه استاتیکی، نیاز است تا صفحات متحرک اسپلیت درگ در انتهای بال (نوک بال) نصب گردند، زیرا بیشترین بازوی گشتاوری در این قسمت خواهد بود که سبب تولید بیشترین گشتاور گردشی می گردد؛ اما از نظر آیرودینامیکی قرارگیری صفحات سطوح کنترلی در این محدوده به دلیل وجود گردابه راس بال و گردابه های نوک بال، همواره دارای معایبی می باشد. از این رو در اینجا سعی شده است سامانه اسپلیت درگ را در 3 زاویه باز شوندگی مختلف در 3 موقعیت طولی نسبت به نوک بال قرار داده و گشتاورهای حاصله را در زوایای حمله مختلف از 0 تا 12 درجه بررسی نماییم. افزایش ضریب گشتاور گردشی و کاهش ضریب گشتاور غلتشی هدف این پژوهش می شود.

    کلیدواژگان: پهپاد بال پرنده، اسپیلیت درگ رادر، بهینه یابی، شبیه سازی عددی، ضرایب آیرودینامیکی
  • سینا افخمی، نعمت الله فولادی*، محمود پسندیده فرد صفحات 39-52

    در تحقیق حاضر، به بررسی تجربی و عددی فرایند راه اندازی دیفیوزر گلوگاه ثانویه همراه با یک نازل نوع سهموی با نسبت انبساط 35 در فشار کل نسبتا پایین، پرداخته شده است. در این بررسی از یک بستر آزمایشگاهی موسوم به تجهیزات تست ارتفاع بالا در مقیاس کوچک با سیال عامل هوای فشرده استفاده شده است. به منظور بررسی عملکرد لحظه ای، فشارگذاری در محفظه نازل به صورت آنی انجام گرفته و فشار محفظه خلاء و توزیع فشار استاتیکی در طول دیفیوزر اندازه گیری شده است. با استفاده از شبیه سازی عددی، پدیده های فیزیکی رخ داده در هر مرحله از ایجاد خلاء شناسایی و تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که فرایند ایجاد خلاء در شبیه ساز ارتفاع بالا نوع گلوگاه ثانویه با حضور یک نازل سهموی بهینه تراست (TOP) بسیار متفاوت از سایر کانتورهای متداول مخروطی و ایده آل می باشد. در این نازل هنگامی که الگوی جدایش مستقل از موج ضربه ای حاکم است، روند تخلیه محفظه خلاء به صورت تدریجی و هموار است. اما هنگامی که الگوی جدایش مستقل از موج ضربه ای RSS در نازل برقرار می گردد، ایجاد خلاء به کندی و همراه با نوسان پیش می رود. با گذار الگوی جدایش از RSS به SSR (جدایش شاک همراه با ناحیه چرخشی) مجددا نرخ تخلیه محفظه خلاء افزایش می یابد. پس از برقراری جریان مافوق صوت کامل در نازل، ایجاد خلاء با نرخ بسیار کندتری نسبت به شرایطی که نازل تحت شرایط جدا شده عمل می کرد، انجام می گردد.

    کلیدواژگان: تجهیزات تست ارتفاع بالا، نازل سهموی بهینه تراست، فرایند استارت، دیفیوزر گلوگاه ثانویه، شبیه سازی عددی
  • محمدحسین منصوری موغاری، حسن ناصح*، سحر نوری صفحات 53-68

    مدلهای جانشین یا فرامدل ها، مدلهای ساده شده ای از شبیه سازی های دقیق و پر هزینه ای هستند که می توانند برای کاهش برخی از هزینه های محاسباتی در طول مطالعات و یا بهینه سازی طراحی مورد استفاده قرار بگیرند. هر چقدر مدل جانشین به مدل واقعی نزدیک تر باشد، حل دقیق تر و درصد خطا کاهش می یابد. این مدل ها با دقت بالا را فرامدل می نامند. هدف از این مقاله، فرامدل سازی موضوعات سامانه رانشگر تک پیشرانه مایع به روش کرایگینگ می باشد که می تواند رفتار مدل را نیز تا حدودی پیش بینی نماید. موضوعات مرتبط با سامانه رانشگر تک پیشرانه مایع به پنج قسمت : مخزن گاز پرفشار، مخزن سوخت مایع، انژکتور، بسترکاتالیستی و نازل تقسیم بندی شده است. ابتدا با توجه به متغیرهای ورودی و خروجی هر یک از موضوعات، طراحی آزمایش با استفاده از روش نمونه برداری ابرمکعب لاتین انجام شده است. سپس با بهره گیری از روش کرایگینگ، فرامدل و نمودار توزیع نقاط طراحی مربوط به هریک از موضوعات استخراج می گردد. علاوه بر فرامدل جرم هر یک از موضوعات، برای انژکتور، فرامدل مربوط به دبی جرمی سوخت، برای بستر کاتالیستی، سرعت مشخصه و برای نازل، ضربه ویژه موتور نیز تولید گردید. همچنین برای هر یک از فرامدل ها در روش کرایگینگ، چهار تابع گوسی، نمایی، خطی و کروی با درجه دو مورد مقایسه قرار گرفت. در این مقایسه مشاهده گردید، با توجه به یکسان بودن ضرایب وضعیت، تابع گوسی از دیگر توابع خطای کمتر و در نتیجه دقت بهتری نیز دارد.

    کلیدواژگان: فرامدل سازی، کرایگینگ، نمونه برداری ابرمکعب لاتین، سامانه رانشگر تک پیشرانه مایع فضایی
  • علی صابری مقدم*، فرهاد منصوری زاده، محمدمهدی بحری رشت آبادی، اسماعیل ولی زاده صفحات 69-83

    پیشرانه های ژل به علت برخورداری از مزایای هر دو پیشرانه جامد و مایع آینده امید بخشی را در صنایع هوا فضا دارند. پیشرانه های ژل بر خلاف پیشرانه مایع مادر، دارای رفتاری غیر نیوتونی هستند که باعث پیچیدگی رفتار آن-ها در سیستم پیشرانش به خصوص در فرآیند اتمیزاسیون می شود. در این مقاله جریان داخلی انژکتور فشاری پیچشی برای پیشرانه ژل بر اساس مدل توانی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی مورد مطالعه قرار گرفت. شبیه سازی ها به صورت 3 بعدی و بر اساس مدل حجم سیال (VOF) در مقادیر مختلف شاخص تطابق و شاخص جریان رفتار سیال در دبی ورودی ثابت انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش مقدار شاخص رفتار جریان سیال (n) فشار تزریق مورد نیاز در دبی جرمی یکسان کاهش پیدا می کند. فشار تزریق مورد نیاز برای دبی kg/s 063/0 برای n=0.2، 8/1 مگاپاسکال و برای n=0.6، 45/0 مگاپاسکال به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که افزایش شاخص تطابق، از نظر الگوی جریان بیشترین تاثیر را در بخش محفظه چرخش انژکتور دارد به طوری که طول هسته هوای تشکیل شده در راستای محور انژکتور، با افزایش شاخص تطابق، کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: انژکتور فشاری پیچشی، پیشرانه ژل، اتمیزاسیون، مدل توانی، نازک شونده برشی
  • امیرحمزه فرج الهی*، فرید باقرپور، رضا فیروزی، محمدرضا سلیمی صفحات 85-106
    در مقاله حاضر به بررسی تاثیر استفاده از نازل مارپیچ و افزایش فشار تزریق سوخت مایع بر عملکرد و نشر آلایندگی دوده، اکسید نیتروژن و مونوکسیدکربن محفظه احتراق یک سیستم پیشرانش پرداخته شده است. راهکارهای ارایه شده می توانند منجر به تغییر شدت قوع کاویتاسیون و مشخصات افشانه سوخت گردند. تاثیر هر کدام یک از راهکارهای پیشنهادشده با کمک مدل عددی سه بعدی در نرم افزار ای وی ال فایر، که با داده های تجربی موجود در هر قسمت صحت سنجی گشته، بر عملکرد موتور دیزل و تولید آلایندگی آن بررسی شده است. نتایج عددی حاصل نشان می دهند که ایجاد خان درون نازل منجر به ایجاد جریان چرخشی افشانه سوخت، افزایش زاویه مخروطی افشانه و شدت توربولانسی درون محفظه احتراق می گردد. افزایش زاویه مخروطی افشانه حاصل، عملکرد موتور دیزل را از طریق کاهش مصرف سوخت و افزایش توان و گشتاور تولیدی بهبود بخشیده و میزان تولید آلاینده اکسید نیتروژن و مونوکسید کربن به دلیل ایجاد مخلوط سوخت و هوای بهتر، افزایش شدت توربولانسی و مقدار دمای متوسط درون محفظه احتراق، به مقدار مناسبی کاهش می یابد. همچنین افزایش فشار تزریق می تواند عملکرد موتور دیزل را بهبود ببخشد. از نکات منفی افزایش فشار تزریق سوخت می توان به افزایش میزان تولید آلاینده اکسید نیتروژن اشاره کرد. با افزایش فشار تزریق سوخت از 1350 بار به 2100 بار، مصرف سوخت 38 درصد کاهش و توان و گشتاور تولیدی آن افزایش می-یابد. همچنین در این حالت آلاینده مونوکسید کربن 65 درصد کاهش و آلاینده اکسید نیتروژن 20 درصد افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: نازل مارپیچ، فشار تزریق، سوخت مایع، آلایندگی، محفظه احتراق
  • مهدی نیکوسخن لامع* صفحات 107-120
    در این مقاله به طراحی قانون هدایت مناسب برای تعقیب مسیر و پرواز آرایشی پرداخته شده است. هر دو هدایت تعقیب مسیر و هدایت پرواز آرایشی بر اساس کنترل خطی سازی پس خور می باشد. در تعقیب مسیر، رهبر با سرعت ثابت فرض شده است. با تغییر متغیر مستقل از زمان به برد طولی، مسیله به یک مسیله تک ورودی-تک خروجی تبدیل و کنترلر غیرخطی طراحی شده است. در طراحی پرواز آرایشی، تعقیب گرها با سرعت طولی قابل کنترل و البته محدود فرض شده است. بنابراین در کنترل پرواز آرایشی یک سیستم دو ورودی-دو خروجی مطرح است. در طراحی کنترلر پرواز آرایشی از یک مشاهده گر مود لغزشی مرتبه 2 برای تخمین شتاب و زاویه مسیر رهبر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که کنترلر تعقیب مسیر طراحی شده عملکرد بهتری نسبت به هدایت غیرخطی مبتنی بر هدایت ناوبرسی تناسبی دارد. همچنین، کنترلر طراحی شده برای پرواز آرایشی و همچنین مشاهده گر مود لغزشی عملکرد مناسبی در ایجاد پرواز آرایشی و تخمین حالت های موردنیاز حتی در حضور نویز اندازه گیری دارد.
    کلیدواژگان: پهپاد، تعقیب مسیر، پرواز آرایشی، خطی سازی پس خور، مشاهده گر مود لغزشی
  • هادی دارابی، محمدرضا الهامی* صفحات 121-132

    در این مقاله به مدل سازی دینامیکی بازوهای رباتیک با اعضای انعطاف پذیر پرداخته می شود. روش حل بر اساس معادله لاگرانژ و گسسته سازی به روش المان محدود است. به منظور به دست آوردن فرم بسته معادلات دینامیکی برای بازوهای رباتیک با اعضای انعطاف پذیر از محاسبات نمادین در جعبه ابزار ریاضیات سمبولیک متلب استفاده شده است، سپس معادلات غیرخطی دینامیکی یک ربات تک لینکی استخراج شده است و با نتایج ارایه شده در سایر مراجع مقایسه شده است. در این پژوهش اثرات غیرخطی مانند مولفه های گریز از مرکز، کوریولیس و همچنین اثر گرانش در نظر گرفته شده است. سپس معادلات به دست آمده، با استفاده از روش رانگ گوتا برای سطوح مختلف گشتاور تحریک شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد در سطوح پایین گشتاور تحریک، مدل خطی و غیرخطی نتایج یکسانی دارند در حالی که با افزایش سطح تحریک اختلاف مدل خطی و غیر خطی افزایش می یابد و اندازه مولفه های الاستیک در مدل غیر خطی کوچک تر می شود.

    کلیدواژگان: ربات انعطاف پذیر، المان محدود، روش لاگرانژ، مدل سازی
  • متین فرخی، علی داور*، مهرزاد مرتضایی، محسن حیدری بنی، جعفر اسکندری جم صفحات 133-151
    هدف از پژوهش حاضر، بررسی مقاومت چسبندگی و حرارتی کامپوزیت شیشه اپوکسی/ شیشه نووالاک است. به دلیل استفاده از رزین های فنولیک، از روش پیش آغشته سازی با ترکیب درصدهای مختلف رزین اپوکسی و نووالاک استفاده شده است. نمونه کامپوزیتی دوتکه شیشه اپوکسی و شیشه نووالاک، یک بار بدون چسب و یک بار به کمک چسب به یکدیگر متصل گردیدند. در ادامه تاثیر ترکیب های مختلف دو نوع رزین اپوکسی و نووالاک بر مقاومت چسبندگی و حرارتی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. به کمک نتایج آزمون گرماسنج روبشی تفاضلی و مدت زمان ژل شدن، چرخه پخت نمونه ها پیش بینی شده است. نتایج نشان داد، وجود عامل پخت هر دو رزین اپوکسی و نووالاک در ترکیب ضروری است. نتایج حاصل از آزمون استحکام برشی بین لایه ای و خمش سه نقطه ای نشان داد، وجود رزین فنولیک در نمونه ها سبب کاهش استحکام مکانیکی نمونه شده است. در اتصال دو کامپوزیت شیشه اپوکسی و شیشه نووالاک وجود چسب اکسون استحکام نمونه ها را نسبت به اتصال مستقیم اپوکسی 48/2 درصد افزایش داده است. درنهایت نتایج حاصل از آزمون اکسی استیلن ضرورت وجود پیش پخت و افزایش تدریجی دما در چرخه پخت را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، رزین نووالاک، عایق، اتصال کامپوزیت به کامپوزیت، پیش آغشته
  • مجید بختیاری*، کامران دانشجو، سیاوش سبزی صفحات 153-163
    مسیله سه جرمی محدود شده بیضوی به عنوان یکی از راه های بهبود دقت مسیله سه جرمی، مدلی برای مطالعه مسیر حرکت فضاپیما در محدوده این مسیله است که خروج از مرکز جرم های اصلی در آن لحاظ شده است. به عنوان اصلی ترین عامل اغتشاشی در مدل دینامیکی، خروج از مرکز جرم های اصلی ساختار مدارهای دوره ای را در مقایسه با مدل های ساده تر تغییر می دهد. مدارهای دوره ای رفتارهای تکرارشونده ای هستند که در آن ها دینامیک مداری فضاپیما بعد از هر دوره مداری تکرار می شود، این رفتارهای دوره ای موضوع اصلی این پژوهش هستند، چرا که برای طراحی ماموریت های آینده و شناسایی ساختار دینامیکی حاکم بسیار مفید هستند. علارغم بررسی های صورت گرفته در رابطه با روش های یافتن مدارهای دوره ای صفحه ای و تحلیل پایداری آن ها در مسیله بیضوی، تاثیر به خصوص پارامترهای اصلی سیستم بر ساختار مدارهای لیاپانوفی بررسی نشده است. این در حالی است که در این مقاله، در ابتدا حدس های اولیه برای الگوریتم تصحیح مداری از طریق خانواده های مدارهای از قبل شناسایی شده در مسیله دایروی استخراج شده است، سپس الگوریتم تصحیح برای اصلاح حدس های اولیه و رسیدن به مدارهای دوره ای صفحه ای مورد استفاده قرار گرفته است. مدارهای دوره ای استخراج شده در مسیله بیضوی با مطالعات قبلی و مدل های ساده تر مقایسه شده و نهایتا این مدارهای دوره ای برای سیستم های مختلف با مقادیر متفاوت خروج از مرکز و نسبت جرمی به جهت مشخص کردن تاثیر این پارامترها بر ساختار مدارها با همدیگر مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: مسئله سه جرمی محدود شده بیضوی، دینامیک آشوب، نقاط لاگرانژی، مدارهای دوره ای
  • مجید جباری*، مهران اقدامی صفحات 165-181

    با توجه به رابطه مستقیم میان تغییر شکل حاصل از ارتعاش و ولتاژ تولید شده در سطح میکروتیر پیزوالکتریک ، بررسی نقش ابعاد هندسی این قطعات در ولتاژ تولید شده در اعمال یک نیروی ثابت از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این تحقیق به منظور بهینه سازی ابعاد هندسی میکرو تیر پیزوالکتریک از ابزار الگوریتم ژنتیک نرم افزار متلب استفاده گردید. به این منظور ابتدا رابطه تحلیلی حاکم بر یک میکرو تیر تک لایه پیزو الکتریک در مدل اولر برنولی استخراج گردید و به عنوان تابع هدف در بهینه سازی مورد نظر لحاظ شد سپس متغیر های طول تیر ، طول لایه پیزو الکتریک ، پهنای تیر ، ضخامت لایه پیزوالکتریک و ضخامت تیر به عنوان متغیر های مطلوب برای بیشینه کردن ولتاژ برداشت شده در این بهینه سازی انتخاب گردیدند. برای اطمینان از دقت رابطه تحلیلی ارایه شده در نرم افزار آباکوس میکرو تیر تک لایه پیزوالکتریک مذکور مدل گردید که مقایسه نتایج از انطباق 88 درصدی رابطه تحلیلی و مدل المان محدود حکایت داشت. همچنین مشاهده گردید بهینه سازی با استفاده از ابزار الگوریتم ژنتیک نرم افزار متلب در صورت انتخاب اندازه جمعیت مناسب می تواند تا 59 درصد ولتاژ تولید شده را افزایش دهد و در عین حال بیش از 50 درصد ابعاد میکرو تیر مذکور را کاهش دهد.

    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، پیزوالکتریک، بهینه سازی، برداشت انرژی اتلافی
  • رضا آذرافزا*، علی داور، سید صدرالدین موسوی صفحات 183-196

    عدم قطعیت پارامترها باعث می‏شود که رفتار سیستم‏ها نسبت به چیزی که انتظار می‏رود، تغییر کرده و یک ماهیت آماری پیدا کند. بنابراین در سیستم‏های پیچیده و حساس، همچون سازه ماهواره‏ بر و ماهواره متصل به آن، لازم است تاثیر عدم قطعیت بر رفتار دینامیکی بررسی شود. در این مقاله، مدل اجزاء محدود نوینی از سازه ماهواره‏بر و ماهواره شبیه سازی شده است که عدم قطعیت‏های اتصال کمربند گوه‏ای را لحاظ می‏کند. این مدل، بر مبنای روشی است که توزیع سفتی محوری و خمشی معادل اتصال کمربند گوه‏ای را با در نظر گرفتن عدم قطعیت‏ها محاسبه می‏کند. سپس رفتار ارتعاشی سازه با وجود عدم قطعیت‏ها بررسی شده و روشی برای محاسبه توزیع آماری پاسخ فرکانسی سازه کامل ارایه شده است. در نهایت طیف توزیع پاسخ فرکانسی سازه کامل در دو راستای طولی و عرضی (خمشی) محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد انحراف معیار توزیع در محدوده فرکانسی نزدیک به فرکانس طبیعی خمشی متاثر از اتصال کمربند گوه ای، بیشترین مقدار را دارد که نشان دهنده تاثیر سفتی محلی این اتصال، بر پاسخ دینامیکی سازه در راستای عرضی است. همچنین انحراف معیار توزیع و در نتیجه تاثیر سفتی اتصال بر پاسخ دینامیکی سازه در راستای طولی، اندک و قابل صرف نظراست.

    کلیدواژگان: عدم قطعیت، اتصال کمربند گوه‏ای، قابلیت اطمینان. پاسخ فرکانسی
  • علیرضا باصحبت نوین زاده*، محمدرضا یاسری، سید حسین پورتاکدوست، فرشاد پازوکی صفحات 197-212
    در این پژوهش یک روش نوین مبتنی بر کنترل تطبیقی بدون مدل برای هدایت و کنترل زیربهینه یک ماهوارهبر فرضی سهمرحلهای به منظور قرار دادن ماهواره در یک مدار از پیشتعیینشده استفاده میشود. به گونهای که نخست یک هدایت نامی از پیش طراحیشده برای مدل نامی سامانه در نظر گرفته میشود. سپس با استفاده از این روش، همزمان با تصحیح هدایت به میزان اندک، هم یک مدل لحظهای برای سیستم تخمین زده میشود و هم سیاست کنترلی استخراج میشود. تصحیح هدایت و تعیین سیاست کنترلی با در نظر گرفتن گذراندن مفروضات عملی حاکم بر مساله انجام میشود. نتایج شبیهسازی کارایی این روش، پایداری و همچنین مقاوم بودن آن در برابر عدم قطعیت در تغییرات ورودی و خروجی را برای این کلاس از سیستمها و اهداف کنترلی نشان می دهد. تصحیح هدایت و تعیین سیاست کنترلی با در نظر گرفتن گذراندن مفروضات عملی حاکم بر مساله انجام میشود. نتایج شبیهسازی کارایی این روش، پایداری و همچنین مقاوم بودن آن در برابر عدم قطعیت در تغییرات ورودی و خروجی را برای این کلاس از سیستمها و اهداف کنترلی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل، تطبیقی، بدون مدل، هدایت، کنترل زیربهینه
  • حجت الله صحرائی*، علیرضا ظاهری، صفی ناز جدلی صفحات 213-224

    ورود بشر به فضای ماورای جو و به طور خاص استفاده از ماهواره ها دارای سابقه ی چندانی در مقایسه با هواپیماها و کشتی ها نیست. همین امر موجب شده تا بسیاری از کاربردهای ماهواره ها در فضا با ابهامات مختلف حقوقی همراه باشد. دولت های دارای فناوری ماهواره ای، مدعی استفاده از ماهواره ها در راستای تقویت منافع و امنیت ملی خود هستند و بر همین اساس، ماهواره های نظامی و تسلیحاتی را در اولویت قرار داده اند. سوال اصلی در مقاله حاضر که به روش توصیفی-تحلیلی صورت گرفته است، آن است که در تقابل حقوقی استفاده صلح آمیز از ماهواره ها با تسلیحاتی نمودن فضای ماورای جو و با تاکید بر مولفه های امنیتی، کدام یک بایستی تفوق پیدا نماید؟ نتیجه تحقیق حاضر بدین صورت است که اصل استفاده صلح آمیز از ماهواره ها در فضای مزبور، به تدریج از اهمیتش کاسته شده و با توجه به این امر، دیگر نمی توان صلح آمیز بودن را به عنوان یک مولفه اساسی امنیت محور در حوزه استفاده ماهواره ها تلقی نمود و این امر به سایر دولت ها از جمله ایران نیز اجازه می دهد با رعایت الزامات خود به موجب منشور ملل متحد و در جهت دفاع مشروع از منافع امنیتی خود در فضای ماورای جو بهره ببرد. به نظر می رسد که به عنوان پیشنهاد می توان به ضرورت اقدام کوپوس اشاره داشت که بایستی سند الزام آوری را در خصوص مقابله با تسلیحاتی نمودن فضا از طریق کاربرد ماهواره های نظامی تنظیم نماید و به تصویب دولت ها برساند.

    کلیدواژگان: تسلیحاتی نمودن، امنیت فضا، ماهواره، استفاده صلح آمیز از فضا
|
  • Behrooz Shahriari *, S. M. R. Afghari Pages 7-23
    In this paper the flow behavior in a radial inflow turbine impeller of aero gas turbine engine has been investigated for validate its aerodynamics design. To this aim, after importing the results of the developed program for aerodynamic design and meshing, the impeller is analyzed by using the k-ω-sst turbulence model and the flow behavior around the design point is investigated. For numerical analysis, a new method which is combination of stationary and rotating frames used. To investigate the flow behavior, the turbo post processing is used. By this method and define various surfaces and lines, flow parameters along the blade and also between blades are analyzed. Moreover, off design conditions for this turbine also are obtained. Then to validate of CFD analysis, experimental data from one existing impeller is used. Finally, the results of the aerodynamic design with CFD analysis have been compared. In all this steps good agreement is observed.
    Keywords: Aero turbine engine, Radial inflow turbine, impeller, numerical simulation, Design, off design point
  • Afshin Madani, MohammadHossein Moghimi-Esfandabadi, MohammadHassan Djavareshkian * Pages 25-37

    In this research, the placement of the split drag control system along the length of the UAV wing and its effect on the aerodynamic coefficients are numerically investigated. This control system consists of two plates on top of each other, which, when opened, creates a pressure drag in one wing. This system is used to create a yawing moment in flying wing airplanes. Flying wing airplanes have a high sensitivity for determining the location of control surfaces due to the presence of the swept back angle in the wings and the formation of the wing apex vortex at high angles of attack in this type of configuration. Here, for the installation and positioning of the split drag control system, from a static point of view, it is necessary to install the moving surfaces of the split drag at the end of the wing, because the maximum moment arm will be in this part, which causes the production of the maximum yawing moment; However, from the aerodynamic point of view, the placement of the control surface in this range always has disadvantages due to the existence of the wing tip vortex and the wing apex vortices. Therefore, here it has been trying to place the split drag system in 3 different opening angles in 3 longitudinal positions relative to the tip of the wing and check the resulting moments in different angles of attack. The aim of this research is to increase the yawing moment and decrease the rolling moment coefficients.

    Keywords: Flying UAV Spilit Drag Rudder, Optimization, Numerical Simulation, Aerodynamic Coefficients
  • Sina Afkhami, Nematollah Fouladi *, Mahmood Pasandidehfard Pages 39-52

    In the present research, the experimental and numerical investigation of the starting process of the second throat diffuser with a parabolic nozzle containing expansion ratio of 35 has been conducted at a relatively low total pressure. This investigation uses an experimental setup known as a small-scale high-altitude test facility with compressed air as the working fluid. Using numerical simulation, the physical phenomena occurring in each stage of vacuum generation have been identified and analyzed. The results show that the process of vacuum generation in the high-altitude simulator of the second throat type with the presence of Thrust Optimum Parabolic (TOP) nozzles included four stages. In the first stage, the vacuum was gradually created by using the nozzle in the free shock separation (FSS). In the second stage, which started as soon as the transition from the FSS pattern to restricted shock separation (RSS), the vacuum generation was slow and accompanied by oscillation. Vacuum generation was gradual in the third stage, which corresponds to the beginning of the shock separation with recirculation(SSR) and continues until the end of regular reflection (RR). And finally, the last stage also coincides with the structure of expanded, under-expanded conditions, the impact of the jet exiting the nozzle with the diffuser wall, and the establishment of start-up conditions, creating a vacuum at a slower rate than in other stages.

    Keywords: High Altitude Test Facility, Thrust Optimized Nozzle, Start process, Second Throat Diffuser
  • MohammadHossein Mansouri Moghari, Hassan Naseh *, Sahar Nouri Pages 53-68

    When designing complex products such as space thrusters, accurate simulation models are needed to evaluate and improve the design during development. The implementation of these accurate simulation models is often expensive and time-consuming. Surrogate models or metamodels are simplified models of accurate and expensive simulations that can be used to reduce some computational costs during studies or design optimization. The closer the surrogate model is to the real model, the more accurate the solution and the lower the percentage of error. These models with high accuracy are called metamodels. The purpose of this article is to design the metamodel of the liquid single-propellant thruster system using the kriging method, which can predict the behavior of the model to some extent. The purpose of this article is metamodeling of liquid monopropellant propulsion system by kriging method, which can predict the behavior of the model to some extent. Metamodel and distribution diagram of design points related to each of the subjects are extracted. In addition to the mass metamodel of each of the discipline, for the injector, the metamodel related to the mass flow rate of the fuel, for the catalytic bed, Also, four Gaussian, Exponential, Linear and Spherical functions with degree two were compared for each of the meta-models in the kriging method. In this comparison, it was observed that due to the same coefficient of determination, the Gaussian function has less error than other functions and, as a result, better accuracy.

    Keywords: Metamodeling, Kriging, Latin Hypercube Sampling, Space Liquid Monopropellant Propulsion System
  • Ali Saberimoghaddam *, Farhad Mansourizadeh, MohammadMahdi Bahri Rasht Abadi, Esmaeil Valizadeh Pages 69-83

    Gel propellants are promising in the aerospace industry due to the benefits of both solid and liquid propellants. Unlike their base liquid propellants, the gel propellants have a non-Newtonian behavior that complicates their behavior in the propulsion system, especially in the atomization process. In this paper, the internal flow of a pressurized swirl injector for gel propulsion was studied using computational fluid dynamics based on the power law model. The simulations were performed in 3D mode and based on the volume of fluid model (VOF) in different values of the consistency and flow index of the fluid behavior at a constant inlet flow rate. The results showed that by increasing the value of fluid flow behavior index (n), the required pressure decreases for a same mass flow rate. The required pressures of the fluid flow of 0.063 kg /s were obtained as 1.8 and 0.45 MP for n = 0.2 and n = 0.6 respectively. The results also showed that increasing the consistency index, in terms of flow pattern, has the greatest impact on the injector swirl chamber so that the length of the air core formed along the injector axis decreases with increasing the conformity index.

    Keywords: Pressure Swirl Injector, Gel Propellant, atomization, Power-law model, Shear thinning
  • Amirhamzeh Farajollahi *, Farid Bagherpoor, Reza Firuzi, Mohammadreza Salimi Pages 85-106
    In the present study, the effect of using a swirl nozzle and increasing the pressure of liquid fuel injection on the performance and emission of soot, nitrogen oxide and carbon monoxide combustion chamber of a propulsion system is investigated. The proposed solutions can change the intensity of cavitation and fuel spray characteristics.The effect of each of the proposed solutions with the help of a three-dimensional numerical model in EVL Fire software, which has been validated with experimental data in each section, on the performance of the diesel engine and its emissions has been investigated.The numerical results show that the creation of swirl inside the nozzle leads to a rotational flow of the fuel injector, an increase in the spray cone angle and the turbulence intensity inside the combustion chamber. Increasing the resulting spray cone angle improves the performance of the diesel engine by reducing fuel consumption and increasing power and torque, and the production of nitrogen oxide and carbon monoxide pollutants due to a better fuel-air mixture, increased turbulence intensity and average temperature inside the chamber.Combustion is reduced to an appropriate amount. Increasing the injection pressure can also improve the performance of the diesel engine.One of the negative points of increasing fuel injection pressure is the increase in nitrogen oxide production.By increasing the fuel injection pressure from 1350 bar to 2100 bar, fuel consumption decreases by 38% and its power and torque increase. Also in this case, carbon monoxide pollutants decrease by 65% and nitrogen oxide pollutants increase by 20%.
    Keywords: Spiral nozzle, Injection pressure, liquid fuel, pollution, Combustion chamber
  • Mahdi Nikusokhan Lame * Pages 107-120
    This paper proposes a guidance law design for trajectory tracking of a leader UAV and formation flight of pursuer UAVs. According to nonlinear kinematics for both problems, the feedback linearization theory has ben used. Therefore, using this theory, the nonlinear problem has been transferred to a linear one and using the linear control theory the control parameters has been determined to achieve the desired performance. In the trajectory tracking problem, assuming a constant velocity leader, a change of the independent variable from the time to the downrange has been performed and the problem is transferred to a single-input single-output control problem, consequently, the controller is designed. In the formation flight problem, assuming pursuers with the bounded controllable velocity, we have a two-input two-output nonlinear system. Supposing no communications between pursuers and the leader, a second order sliding mode observer is utilized to estimate the required states in formation flight controller. Results show that the settling time of trajectory tracking error of the proposed nonlinear guidance law is almost 30% better than the nonlinear trajectory tracking controller based on the proportional navigation guidance law. Also, the designed formation flight has a good performance in controlling the formation flight. Also, the sliding mode observer is able to estimate the leader states even in the presence of noise.
    Keywords: UAV, Trajectory Tracking, formation flight, Feedback linearization, Sliding Mode Observer
  • Hadi Darabi, MohammadReza Elhami * Pages 121-132

    In this paper, dynamic modeling of flexible links manipulators is discussed. The modeling approach is based on the Lagrange equations and finite element discretization method. In order to obtain the closed form of dynamic equations for flexible links manipulators, symbolic calculation in MATLAB's symbolic mathematics toolbox is utilized, then the non-linear dynamic equations of a single-link manipulator have been obtained and compared with the results presented in other references. In this study, the nonlinear effects of centrifugal, Coriolis and gravity are Also considered which is rarely studied in other contributions. Then the equations of motion are solved by the Runge-Kutta method for different levels of excitation torque. The simulation results show that at low levels of excitation torque, the linear and non-linear models have the same results, while with the increase of the excitation level, the difference between the linear and non-linear models is considerable and the size of the elastic components in the non-linear model becomes smaller.

    Keywords: flexible manipulator, Finite element, Lagrange method, Modeling
  • Matin Farokhi, Ali Davar *, Mehrzad Mortezaei, Mohsen Heydari Beni, Jafar Eskandari Jam Pages 133-151
    The aim of the present study was to investigate the adhesion and thermal resistance of epoxy / Novalac glass composite. Due to the use of phenolic resins, the pre-impregnation method has been used by combining different percentages of epoxy and novac resin. The two-piece composite samples of epoxy glass and novac glass were bonded once without glue and once with glue. In the following, the effect of different compounds of two types of epoxy resins and Novalak on adhesion and heat resistance has been investigated and evaluated. Using the results of differential scanning calorimeter test and gelling time, the sintering cycle of the samples is predicted. The results showed that the presence of curing agent of both epoxy and novac resin in the composition is essential. The results of interlayer shear strength test and three-point bending showed that the presence of phenolic resin in the samples reduced the mechanical strength of the sample. In the connection of two composites of epoxy glass and Novalac glass, the presence of exon adhesive has increased the strength of the samples compared to the direct connection of epoxy by 2.48%. Finally, the results of the oxyacetylene test indicate the need for pre-baking and a gradual increase in temperature in the cooking cycle.
    Keywords: Composite, Novalac resin, Insulation, Composite to composite bonding, Pre-impregnated
  • Majid Bakhtiari *, Kamran Daneshjou, Siavash Sabzy Pages 153-163
    A way to improve the accuracy of the three-body problem model is taking into account the eccentricity of primary attractors. Elliptic Restricted Three-Body Problem (ER3BP) is a model for studying spacecraft trajectory within the three-body problem such that the orbital eccentricity of primaries is reflected in it. As the principal cause of perturbation in the employed dynamical model, the primaries eccentricity changes the structure of orbits compared to the ideal Circular Restricted Three-Body Problem (CR3BP). In this paper, the orbit dynamics of a spacecraft in the ER3BP are exploited to find periodic orbits as the spacecraft is considered to be in planar orbits around Lagrangian points. Periodic orbits are repetitious behaviors in which spacecraft orbital dynamics repeated periodically, these periodic behaviors are the main interest of this study because they are beneficial for future mission designs and allow delineation of the system's governing dynamics. Previous studies laid the foundation for finding periodic orbits or analyzing the stability of the obtained orbits in the ER3BP regime. While in this paper, at first, initial guesses for correction algorithms were derived through the well-known family of orbits in the CR3BP, then correction algorithms were used to refine the calculated orbit. Periodic orbits are portrayed and compared to previous studies and simpler models. Finally, the periodic orbits for the systems with different values of eccentricity and mass ratios are compared to determine their effect on the shape of the orbits in the ER3BP.
    Keywords: ER3BP, Complex Dynamics, Lagrangian points, Periodic Orbits, three-body problem
  • Majid Jabbari *, MEHRAN EGHDAMI Pages 165-181

    According to the direct relationship between the deformation due to vibration and the voltage generated at the Unimorph piezoelectric Surface, it is important to investigate the role of the geometric dimensions of these components in the voltage generated in a constant force application. In this study, in order to optimize the geometric dimensions of the piezoelectric Micro Electro Mechanic Systems (MEMS), the tool of MATLAB software genetic algorithm was used. For this purpose, first the analytical relationship governing a unimorph piezoelectric MEMS in Euler-Bernoulli model was extracted and considered as the objective function in the desired optimization. Then the variables of beam length, piezoelectric layer length, beam width, piezoelectric layer thickness and the thickness of the beam was selected as the optimal variables to maximize the product voltage in this optimization. To ensure the accuracy of the analytical relationship presented in ABAQUS software, the unimorph piezoelectric MEMS was modeled, that showed a 88% compliance between the analytical relationship and the finite element model. It was also observed that optimization using the genetic algorithm tool of MATLAB software, if the suitable population size is selected, can increase the generated voltage by up to 59% and at the same time reduce the dimensions of the unimorph by more than 50%..

    Keywords: genetic algorithm, Piezoelectric, Optimization, Energy Harvesting
  • Reza Azarafza *, Ali Davar, *, Sayed Sadradin Mousavi Pages 183-196

    Uncertainties of the parameters cause the behavior of the systems to statistical distribution and change from what is expected. Therefore, in complex and sensitive systems, such as structures of satellite carrier and satellite connected to it, it is necessary to investigate the effect of uncertainty on dynamic response. In this paper, a novel finite element model of structures of satellite carrier and satellite is simulated to take parameters uncertainties of clamp band joint into account. This model is based on a method that calculates the distribution of axial and flexural stiffness equivalent of the clamp band joint considering all of the uncertainty. Then the vibrational behavior of the structure despite the uncertainties is investigated and a method for calculating the statistical distribution of the frequency response of the complete structure is presented. Finally, the frequency response distribution spectrum of the complete structure in both longitudinal and transverse (bending) directions is calculated. The results show that the standard deviation of the distribution in the frequency range close to the normal bending frequency due to the connection of clamp band joint has the highest value, which shows the effect of local stiffness of this connection on the dynamic response of the structure in the transverse direction. Also, the standard deviation of the distribution and consequently the effect of clamp band stiffness on the dynamic response of the structure in the longitudinal direction is small and negligible.

    Keywords: Uncertainty, Clamp Band Joints, Reliability, frequency response
  • Mohammadreza Yaseri, Seied Hosein Pourtakdoust, Farshad Pazoki Pages 197-212
    In this research, a new method based on model-free adaptive control is used for the suboptimal guidance and control of a hypothetical three-stage satellite carrier in order to place the satellite in a predetermined orbit. So, first, a pre-designed nominal guidance is considered for the nominal model of the system. Then, by using this method, at the same time by correcting the direction to a small extent, both an instantaneous model for the system is estimated and a control policy is extracted. Correcting the guidance and determining the control policy is done by taking into account the passing of the practical assumptions governing the problem. The simulation results show the efficiency of this method, its stability and resistance to uncertainty in input and output changes for this class of control systems and objectives.The simulation results show the efficiency of this method, its stability and resistance to uncertainty in input and output changes for this class of control systems and objectives.
    Keywords: model free, Adaptive control, suboptimal guidance, control
  • Hojjatolah Sahraei *, Alireza Zaheri, Safinaz Jadali Pages 213-224

    Man's entry into outer space and specifically the use of satellites does not have much history compared to airplanes and ships. This has caused many uses of satellites in space to be associated with various legal uncertainties. The governments with satellite technology claim to use satellites in order to strengthen their interests and national security and based on this, they have prioritized military and weapons satellites; , they want the peaceful use of space for satellites and the prohibition of weaponization of this space. The main question in the present article, which is done in a descriptive-analytical way, is that in the legal conflict of peaceful use of satellites by weaponizing outer space and emphasizing security components, which one should prevail? The result of the current research is that the principle of peaceful use of satellites in the mentioned space has gradually decreased in importance and due to this, it is no longer possible to consider peacefulness as a basic security-oriented component in the field of using satellites. and this allows other governments, including Iran, to take advantage of their security interests in outer space by complying with their requirements according to the United Nations Charter and in order to legitimately defend their security interests. It seems that as a suggestion, it is possible to refer to the necessity of COPUS, which should prepare and approve a binding document regarding countering the weaponization of space through the use of military satellites. governments to deliver

    Keywords: weaponization, space security, satellite, peaceful use of space