پژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Impact Investigation between Two Unmanned Satellites during Central Docking Processبررسی اثر اتصال در برخورد دو ماهواره بدون سرنشین حین عملیات پهلوگیری مرکزی11015478610.22034/jssta.2022.324841.1048FAمحمدرضا علیجانی نرگسیکارشناس ارشد/ دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی شریفحسن حدادپورهیئت علمی/دانشکده هوافضا دانشگاه شریفسعید شاخصیپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییJournal Article20220117One of the key issues in the operations of on orbit servicing to unmanned satellites is to provide a safe and reliable docking process. This paper investigates the dynamic behavior of a flexible probe in the central docking mechanism of unmanned satellites. <br />For simulating the impact phenomenon, a dynamic analysis software (MSC. Adams) has been applied and a three-dimensional model has created based on the assumption of a flexible clamped beam as a shock absorber. The results are in good agreement with similar theoretical and experimental results. additionally, it is possible to consider the parameters such as the type of connection between the beam and the concentrated mass, angular and translational velocity of chaser and target satellites, in order to determine the optimum condition to perform a successful docking operation. The results of this study indicate that the use of a spherical joint for the ball attached to the probe, significantly reduces the maximum value of impact force. Also, the rotation of the sphere leads to less change in the linear and angular velocity of the target satellite and increases the probability of successful mating of the satellites. On the other hand, the movement of the conical area relative to the target satellite reduces the maximum impact force and shock resulting on the satellites structure. As a result, the chance of successful docking increases. یکی از مسائل بحرانی در عملیات سرویسدهی به ماهوارههایی که در مدار قرار گرفتهاند، ایجاد یک مکانیزم پهلوگیری امن و قابل اعتماد است. در این مقاله رفتار دینامیکی یک پین انعطافپذیر در مکانیزم پهلوگیری مرکزی ماهوارهها بررسی شده و نیز با استفاده از توانمندیهای نرم افزار آدامز شبیهسازی انجام شده است. به این ترتیب که ابتدا یک مدل سهبعدی برای عملیات پهلوگیری دو ماهواره با فرض تیر یکسر درگیر انعطافپذیر به عنوان جاذب شوک، ایجاد شده و در مرحله بعد، مساله برخورد بررسی شده است. نتایج شبیهسازی از هماهنگی مناسبی با نتایج تئوری و تجربی مشابه برخوردار است. در نهایت، علاوه بر حل مساله به صورت سهبعدی و بررسی پدیده ضربه بین دو ماهواره و نیروی اعمال شده در حین آن، اثر پارامترهایی نظیر نوع اتصال بین تیر و جرم متمرکز و همینطور اتصال بین ناحیه مخروطی و بدنه ماهواره هدف، بررسی شدهاند. نتایج این بررسیها نشان میدهد که دوران گوی نسبت به پین مخصوصا در راستای رُل، نیروی ضربه بین دو ماهواره را کاهش میدهد. همچنین متحرک بودن گوی سرعت ماهواره هدف و نیز سرعت زاویهای آن را بعد از برخورد به میزان کمتری افزایش داده و بدین وسیله احتمال اتصال موفق ماهوارهها را افزایش میدهد. از طرفی، حرکت ناحیه مخروطی نسبت به ماهواره هدف نیز یکی از عواملی است که بیشینه نیروی برخورد دو ماهواره را کاهش داده و در نتیجه، شوک حاصل از برخورد روی سازه دو ماهواره را کاهش میدهد و شانس پهلوگیری موفق افزایش مییابدhttps://journal.isrc.ac.ir/article_154786_b76cc22a390493a11c6e0edf4e5d8c44.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Wideband High-Gain Microstrip Patch Array Antenna for Synthetic Aperture Radar Applicationsآنتن آرایه پچ مایکرواستریپ پهنباند با بهره بالا برای بهکارگیری در رادار دهانه مصنوعی112215543110.22034/jssta.2022.327714.1063FAسحر عبدیپژوهشکده مکانیک شیرازمرتضی چهل تنانپژوهشکده مکانیک شیرازJournal Article20220202In this paper, a wideband high-gain microstip patch array antenna for high resolution synthetic aperture radar applications is presented. The antenna operation frequency is in the X-band and the antenna structure is a four-layer configuration consisting of radiating patches, slots, coupling cavities, and a corporate feeding network, which in turn is fed by a coaxial probe. The increased frequency bandwidth of the radiating patch is achieved by employing a square slot, which appears as a cavity for it, and improves the gain and impedance bandwidth of the antenna array by isolating the patch feeding slot and eliminating the mutual coupling effect. The whole antenna structure is fabricated by using a combination of the milling process and printed circuit technology. Measurement results show a relative gain bandwidth of more than 10%, in which the antenna gain is measured above 28.8 dBi over the frequency band of more than 1 GHz. Moreover, the relative impedance bandwidth of the antenna for VSWR>2 is more than 16%.در این مقاله، یک آنتن آرایه پچ مایکرواستریپ پهنباند برای کاربردهای رادار دهانه مصنوعی با حد تفکیک بالا ارائه شده است. باند فرکانسی عملیاتی آنتن، باند X بوده و از یک ساختار چهار لایه متشکل از پچهای تشعشعی، شکافها، حفرههای تزویج و شبکه تغذیه درختی تشکیل شده است که به نوبه خود توسط یک پراب کواکسیال تغذیه میشود. افزایش پهنای باند پچ تشعشعی با استفاده از شکافهای مربعی تعبیهشده در پشت آن انجام شده که در نقش یک حفره برای المان تشعشعی ظاهر میشود و با ایزوله کردن شکاف کوپلینگ تغذیه کننده پچ از سایر شکافهای تزویج و حذف اثر تزویج متقابل، سبب بهبود عملکرد آنتن آرایه از نظر گین و پهنای باند امپدانسی میشود. ساخت آنتن با بهرهگیری از ترکیب دو روش ماشینکاری و تکنولوژی مدار چاپی انجام شده است. نتایج حاصل از اندازهگیری، پهنای باند بهره نسبی بیش از %10 را نشان میدهد که در آن، مقدار بهره آنتن بیش از dBi 8/28 اندازهگیری شده است. همچنین، پهنای باند امپدانسی نسبی آنتن به ازای 2 > VSWR بیشتر از %16 به دست آمده استhttps://journal.isrc.ac.ir/article_155431_d3896e4f01c1ee5dee291dc93cf91707.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Lithium-ion battery# High power battery# High drain battery# Composite separator# Battery designبررسی خصوصیات فیزیکی و الکتروشیمیایی غشاء مورد استفاده در باتری لیتیوم- یون توان بالا233314684210.22034/jssta.2022.327568.1061FAاشکان نحوی بیانیکارشناس محقق/ گروه ذخیره سازهای انرژی پژوهشکده مکانیکشقایق بکتاشیانگروه ذخیره سازهای انرژی پژوهشکده مکانیک شیرازمحسن باباییگروه ذخیره سازهای انرژی پژوهشکده مکانیک شیرازرحیم اقرءگروه ذخیره سازهای انرژی پژوهشکده مکانیک شیرازJournal Article20220201One of the reasons for the increasing popularity of lithium- ion batteries is the improvement of their rate capability and power density. All components of a battery, including the anode, cathode, electrolyte, and separator, can limit the capability of lithium-ion batteries. While most efforts have focused on the new electrode architecture and electrolyte formulation to improve battery performance, studies on separators have focused mainly on their mechanical and physical properties and little attention has been paid to their effect on the performance of lithium-ion batteries. In this study, a comprehensive study of the physical, thermal and electrochemical properties of disassembled high drain lithium- ion battery separator (HDLIB) with high discharge rate capability and commercial polyethylene separator with a thickness of 16µm (G16) is reported. According to the research, it has been shown that HDLIB separator has 26% less contact angle and better wettability than commercial polyethylene separator. Also, HDLIB separator at 150°C has shrunk by 55.6% less than G16, which may be due to the presence of boehmite ceramic particles in its structure. In addition, it shows that HDLIB separator can play an important role in improving the rate performance and safety of lithium- ion batteriesیکی از دلایل افزایش استقبال از باتریهای لیتیوم- یون، بهبود قابلیت نرخپذیری و چگالی توان آنها است. تمام اجزای یک باتری از جمله آند، کاتد، الکترولیت و غشاء میتوانند منجر به محدود شدن قابلیت نرخپذیری باتریهای لیتیوم- یون شوند. درحالیکه اکثر تلاشها بر روی معماری جدید الکترود و فرمولاسیون الکترولیت بهمنظور بهبود قابلیت نرخپذیری باتری متمرکز شدهاند، مطالعات روی غشاها به طور عمده به خواص مکانیکی و فیزیکی آنها محدود شده و توجه کمی به تأثیر آنها بر عملکرد نرخپذیری باتریهای لیتیوم- یون شده است. در این پژوهش، یک بررسی جامع از خواص فیزیکی، حرارتی و الکتروشیمیایی غشاء باتری دمونتاژشده با قابلیت نرخ دشارژ بالا و غشاء تجاری پلیاتیلنی با ضخامت 16 میکرون گزارش شده است. با توجه به پژوهش انجامشده، نشان داده شده است که غشاء HDLIB به میزان 26% از زاویه تماس کمتر و ترشوندگی بهتری نسبت به غشاء تجاری پلیاتیلنی برخوردار است. همچنین، غشاء HDLIB در دمای °C150 بهمیزان 6/55% کمتر از غشاء پلیاتیلنی دچار انقباض شده است که این موضوع میتواند از حضور ذرات سرامیک بوهمایت در ساختار آن نشأت گرفته باشد. علاوهبر این، این موضوع نشان میدهد که غشاء HDLIB میتواند نقش مهمی در بهبود قابلیت نرخپذیری و ایمنی باتریهای لیتیوم- یون ایفا کندhttps://journal.isrc.ac.ir/article_146842_526ff57fe09993a1298ec362ac84e41f.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Numerical Investigation of Coolant Flow Pressure Effect on the Water Jacket Design for Large Scale Diffuser at High Heat Fluxesبررسی عددی اثر فشار جریان بر طراحی سیستم خنککاری با جدارهآبی دیفیوزر با ابعاد بزرگ و شارهای حرارتی بالا345014684310.22034/jssta.2022.328818.1077FAنعمت اله فولادیپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی،0000-0003-2737-0741محمد فراهانیدانشکده مهندسی هوافضا/ دانشگاه صنعتی شریف0000-0003-1436-6663میلاد مهدیان دولت آبادیدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران0000-0002-0323-9434Journal Article20220208The aim of this study is to evaluate the performance of water-jacket cooling system for thermal protection of exhaust large dimension diffuser at high heat fluxes in a wide range of coolant pressure. For this purpose, using the developed calculation code, the parameters of the water-jacket cooling system are determined so that in addition to satisfying the temperature conditions of the metal body, the total pressure drop has remained in the desired range. In the following, the capability of numerical code to design and performance analysis of the cooling system has been evaluated in coolant pressure of 3 to 50 bar and high heat fluxes up to 3.5 MW/m2. The present studies show that the proper selection of coolant pressure is very important in the design of the cooling system with optimal mass flow rate and minimum coolant dimensions, especially at high heat fluxes, so that increasing the coolant pressure from 3 to 10 bar, in addition to significantly reducing the dimensions of the cooling system, reduces the mass flow rate by 75%.هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی عملکرد سیستم خنککاری جداره آبی برای محافظت حرارتی دیفیوزر فلزی شبیهساز ارتفاع بالا با ابعاد بزرگ و شار حرارتی بالا در بازه وسیعی از تغییرات فشار کاری سیال خنککننده است. برای این منظور، با استفاده از کد محاسباتی توسعه داده شده، پارامترهای سیستم خنککاری جداره آبی بر اساس توزیع شار حرارتی معین در طول دیفیوزر، طوری انتخاب میشوند که علاوهبر برآوردهسازی شرایط دمایی بدنه فلزی، افت فشار کل نیز در بازه مطلوب قرار گیرد. در ادامه، قابلیت کد عددی توسعه یافته برای طراحی و بررسی عملکرد سیستم خنککاری در فشار کاری 3 تا 50 بار و شارهای حرارتی بالا تا 5/3 مگاوات بر مترمربع با محدودیت دبی جرمی مصرفی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسیهای حاضر نشان میدهد که انتخاب مناسب فشار کاری در طراحی سیستم خنککاری به ویژه، در جذب شار حرارتی بالا اهمیت زیادی دارد و در انتخاب بهینه دبی جرمی مصرفی و ابعاد بهینه سیستم خنککاری موثر است، به طوریکه افزایش فشار کاری از 3 بار به 10 بار، علاوه بر کاهش قابل توجه ابعاد سیستم خنککاری، باعث کاهش 75 درصدی دبی جرمی مصرفی میشودhttps://journal.isrc.ac.ir/article_146843_5e6650dbcaff4d3bdb29ef798b919050.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Techniques for Controlling the Adhesion Quality of Anodized Coatings after Heatingتکنیکهایی برای کنترل کیفیت چسبپذیری پوششهای آندایز بعد از حرارتدهی516315153310.22034/jssta.2022.327543.1059FAمحمدرضا نصراصفهانیپژوهشکده مواد و انرژی اصفهان0000-0002-3576-4671محمد نصراصفهانیپژوهشکده مواد و انرژیحسین ناظمیپژوهشکده مواد و انرژیمجتبی فرقانیکارشناس محقق پژوهشکده مواد و انرژیهادی گورابیپژوهشکده مواد و انرژیJournal Article20220201One of the most common methods to increase the adhesion of aluminum surfaces is the use of anodized coatings. However, if we heat the manufactured products before adhering due to the hydration of the anodized coating, cracking and morphological changes, the adhesive capacity will be severely reduced. As part of the research presented in this study, methods such as non- sealing of the anodize, primer application before heating the coating, sandblasting before and after the anodizing coating, and use of FPL (Forest Products Laboratory) replacement coating have been used to investigate the adhesive behavior of the coating. According to the results, not sealing the anodized coating and priming it before heating will increase the adhesiveness of the coating in all cases. Sandblasting after coating had no significant effect on adhesion. Sandblasting before anodizing improves adhesion by altering the texture of roughness and morphology. FPL can also be used to replace anodized coatings. They were less sensitive to heating and storageیکی از متداولترین روشها برای افزایش چسبپذیری سطوح آلومینیمی، استفاده از پوششهای آندایز است. اما چنانچه به دلیل شرایط خاص، محصولات تولیدی مجبور به حرارتدهی قبل از چسبزنی باشیم به دلیل هیدراته شدن پوشش آندایز، ترک خوردن و تغییر مورفولوژی، قابلیت چسبپذیری به شدت افت میکند. در این مقاله، با استفاده از ترفندهایی مانند عدم سیل کردن آندایز، اعمال پرایمر قبل از حرارتدهی پوشش، اعمال سندبلاست قبل و بعد از پوشش آندایز و استفاده از پوشش جایگزین FPL رفتار چسبپذیری پوشش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داد، در تمامی موارد عدم سیل کردن پوشش آندایز و همچنین پرایمرزنی پوشش قبل از حرارتدهی، در افزایش چسبپذیری موثر خواهد بود. اعمال سندبلاست بعد از پوششدهی، تاثیر قابل توجهی بر چسبپذیری نداشت. سندبلاست قبل از آندایز با تغییر مورفولوژی و نوع زبریها، چسبپذیری را تا حد قابل قبولی ارتقا میدهد. همچنین اعمال پوشش FPL میتواند یک گزینه مناسب برای جایگزینی آندایز باشد. این پوششها، حساسیت کمتری نسبت به حرارتدهی و انبارداری از خود نشان دادندhttps://journal.isrc.ac.ir/article_151533_1ef6ea0d2df1d327f4acd2d4548df4f2.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Study the Effect of Acid-heat Pretreatment of Nafion Membrane on the Performance of Multi-cell Stack of Vanadium Redox Flow Batteryبررسی اثر پیشعملیات اسیدی- حرارتی غشای نفیون بر عملکرد استک چندسلولی باتری جریانی اکسایشی- کاهشی وانادیومی647215153410.22034/jssta.2022.329555.1081FAمحمد زارعی جلیانی;کارشناس تحقیقات ذخیره سازهای انرژی، پژوهشکده مکانیک0000-0002-5585-755Xمحمد محسن لغویرئیس بخش توان، گروه ذخیره سازهای انرژی، پژوهشکده مکانیکمحسن باباییمدیر گروه ذخیره سازهای انرژی، پژوهشکده مکانیکرحیم اقرءرییس پژوهشکده مکانیک،مسعود معصومیکارشناس آزمون، گروه ذخیرهسازهای انرژی، پژوهشکده مکانیکJournal Article20220213In recent years, extensive research has been focused on the key materials of vanadium redox flow batteries (VRFBs) to improve the power and energy density. In a VRFB system, the ion-exchange membrane is an important component, because it is used to separate the positive and negative electrolytes and to allow the transfer of ions. Nafion membrane is now widely used in VRFBs due to its high proton conductivity and remarkable chemical stability. In the present study, the Nafion 117 membrane was subjected to acid-heat pretreatment for utilizing in VRFBs. Three-cell stacks of VRFB were assembled using bare and pretreated membranes, and their performances were evaluated during charge/discharge cycles. The results indicate that acid and heat pretreatment on the Nafion 117 membrane improves the VRFB energy density up to 30%. In addition, the average discharge voltage, which is one of the key parameters in the VRFB performance, is increased from 3.57 V (for the bare membrane) to 3.9 V (for the pretreated membrane). This helps to reduce the weight of the VRFB stack as well as the cost of the battery manufacturing. On the other hand, the acid and heat pretreatment of the membrane improves the energy and voltage efficiencies of VRFB from 66.9% and 76.8% to 73% and 87%, respectivelyدر سالهای اخیر، با هدف بهبود دانسیته توان و دانسیته انرژی سیستمهای باتری وانادیومی، پژوهشهای گستردهای با تمرکز بر مواد کلیدی باتری جریانی وانادیومی انجام شده است. در یک سیستم باتری جریانی وانادیومی، غشای تبادل یون از اهمیت قابل توجهی برخوردار است، چراکه بهمنظور جدا کردن الکترولیتهای قطب مثبت و منفی باتری وانادیومی و اجازه دادن به انتقال یونها بهکار میرود. در حال حاضر، غشاهای نفیون به دلیل هدایت بالای پروتون و پایداری شیمیایی قابلتوجه، بهطور گسترده در باتریهای جریانی وانادیومی بهکار میروند. در پژوهش حاضر، غشای نفیون 117 تحت یک پیشعملیات اسیدی و حرارتی قرار گرفته است تا برای کاربرد در باتری جریانی وانادیومی بررسی شود. استکهای سهسلولی باتری جریانی وانادیومی با استفاده از غشای خام و غشای پیشعملیات شده مونتاژ شدند و عملکرد آنها طی سیکلهای شارژ/ دشارژهای متوالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که با اِعمال پیشعملیات اسیدی و حرارتی روی غشای نفیون 117، دانسیته انرژی تا 30% افزایش یافته است. علاوهبر این، ولتاژ متوسط دشارژ که یکی از پارامترهای کلیدی در تعیین عملکرد باتری جریانی وانادیومی است، با انجام پیشعملیات روی غشاء دستخوش تغییر شده و از V 57/3 (برای غشای خام) به V 9/3 (برای غشای پیشعملیات شده) افزایش یافته است. این موضوع به کاهش وزن استک باتری جریانی وانادیومی و همچنین کاهش هزینههای تولید باتری کمک میکند. از طرفی، با انجام پیشعملیات اسیدی و حرارتی روی غشای نفیون بازده انرژی و بازده ولتاژ باتری به ترتیب از 9/66% و 8/76% به 73% و 87% افزایش یافتهاندhttps://journal.isrc.ac.ir/article_151534_ae01d01966f8da56c16cd0b542df055d.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Aerodynamic Simulation of a Tactical Aerostat and Evaluating the Longitudinal Static Coefficientsشبیهسازی آیرودینامیکی هواایست تاکتیکی و استخراج ضرایب استاتیکی طولی738315337110.22034/jssta.2022.327935.1070FAعلی جعفریانپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی0000-0002-0528-3164سعید سرخیلپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییوهاب حقیقت نمینیپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییJournal Article20220203In this paper, the computational fluid dynamics simulation of a tactical aerostat is conducted and the longitudinal static coefficients of the aerostat are evaluated. In this simulation, Fluent software and Spalart- Allmaras turbulent model are used. First, in order to validate the numerical method and the applied turbulent model, a famous airship hull is simulated and the drag coefficient at zero angle of attack is compared with the references and the CD0 is in very good agreement with references. Then, the designed aerostat is simulated in the angle attack of )-10 to 30( degrees then the pressure, Y+ contours and the streamlines around the aerostat are presented. Furthermore, the aerodynamic longitudinal coefficients are calculated for 5 and 20 m/s. The results show that the aerodynamic coefficients do not vary significantly with the change of velocity and the pitch moment coefficient about the nose of the designed aerostat has a negative slope. Finally, Comparing the pitch moment coefficient of the designed aerostat with two American and Korean aerostats indicate that, the designed aerostat has more static stability.در مقاله حاضر، شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی سامانه هواایست تاکتیکی ارائه شده و ضرایب استاتیکی طولی سامانه استخراج شده است. در این شبیهسازی، از نرم افزار فلوئنت و مدل توربولانسی اسپالارت- آلماراس استفاده شده است. ابتدا به منظور صحهسنجی مدل توربولانسی و روش عددی بهکار رفته، شبیهسازی بدنه یک کشتی هوایی انجام شده و ضریب درگ در زاویه حملهی صفر درجه با نتایج دو مقاله معتبر مقایسه شده است که نشاندهنده تطابق بسیار مناسب نتایج بهدست آمده با مراجع است. سپس، شبیهسازی هواایست طراحی شده در زاویه حملههای 10- تا 30 درجه انجام شده و کانتورهای فشار، Y+ و خطوط جریان سیال در زوایای حمله مختلف ارائه شده است. همچنین، ضرایب آیرودینامیک استاتیکی طولی سامانه برای دو سرعت 5 و 20 متر بر ثانیه استخراج شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که ضرایب آیردوینامیک در دو سرعت مختلف بسیار به هم نزدیک است و ضریب ممان پیچشی حول دماغه بالن کاملاً دارای شیب منفی است که نشان دهنده پایداری سامانه است. در نهایت، ممان پیچشی سامانه طراحی شده با ممان دو هواایست امریکایی و کرهای مقایسه شده است. شیب نمودار ممان پیچشی نسبت به زاویه حمله در بالن طراحی شده نسبت به سامانههای مذکور بیشتر است که نشان دهنده پایداری بیشتر سامانه طراحی شده استhttps://journal.isrc.ac.ir/article_153371_4a09e655cee02ba1ca5c46a7c0aedaaf.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Satellite Attitude Control Design via Tube-based Robust Model Predictive Control based on Reduced Calculationsکنترل وضعیت ماهواره با کنترل پیشبین مقاوم مبتنی بر تیوب با محاسبات کاهش یافته849515542910.22034/jssta.2022.327381.1057FAمهیار مدنی اصفهانیدانشکده برق دانشگاه علم و صنعت ایرانعارف آقاملائیدانشکده برق دانشگاه علم و صنعت ایرانطالب عبداللهیاستادیار، پژوهشگاه فضایی ایران0000-0002-7877-8694سعید شمقدریدانشکده برق، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20220131In this paper, a satellite attitude control system (SACS) based on tube-based robust model predictive control (TMPC) methodology is designed which is robust to bounded disturbances. All Euler angles and their derivatives are ensured not to deviate more than a determined limit under those disturbances with known bounds. It is conducted based on the concept of the minimal robust positive invariant (mRPI) set. Actuators and Euler variables constraints could be considered in the SACS. The dynamics are guaranteed to be robustly stable. Given that the satellite dynamics consists of a great number of states, it is not possible to implement a TMPC scheme on the SACS in real-time. The number of satellite system states in this article is 6. Which has practically increased the volume of calculations. In order to solve this challenge, the proposed solution of tube estimation is presented to reduce the volume of satellite calculations. With this estimation, the process of increasing the volume of computations for tube-based robust predictive control design for satellite is stopped. For the desired system, simulation has been done in the presence of uncertain and limited disturbance. The results show satellite attitude control by reducing the amount of computation when designing a tube-based robust Model predictive control. در این مقاله، یک کنترلکننده پیشبین مقاوم مبتنی بر تیوب برای سیستم کنترل وضعیت ماهواره (SACS)، در حضور اغتشاش خارجی نامعین و محدود طراحی شده است. بر اساس این طراحی، تضمین میشود که انحراف ناشی از اغتشاش محدود، بر روی تمامی زوایای اویلر و مشتقات آنها به اندازه حد تعیین شدهای است. این حد تعیین شده بر اساس مفهوم کوچکترین مجموعه تغییرناپذیر مثبت مقاوم (mRPI) است. عملگرها و متغیرهای ثابت اویلر بر اساس سیستم کنترل وضعیت ماهواره (SACS) در نظر گرفته میشود. از طرفی تضمین پایداری دینامیک سیستم بهصورت مقاوم قابل بیان است. ماهواره سیستمی با پیچیدگی بالاست. با توجه به اینکه دینامیک ماهواره دارای تعداد زیادی حالت سیستم است، امکان اعمال کنترل وضعیت ماهواره توسط کنترلکننده پیشبین مقاوم مبتنی بر تیوب بهصورت آنلاین میسر نیست. تعداد حالتهای سیستم کنترل وضعیت ماهواره در این مقاله 6 عدد است. به دلیل این تعداد حالتهای زیاد، سیستم ماهواره هنگام محاسبه کوچکترین مجموعه نامتغیر مثبت مقاوم، با چالش افزایش حجم محاسبات در هنگام محاسبه این مجموعه یا همان تیوب مواجه است. حجم محاسبات به دلیل جمعهای متعدد مینکوفسکی در محاسبه تیوب، بهصورت نمایی افزایش مییابد. در راستای برطرف شدن این چالش، راهکار پیشنهادی تخمین تیوب برای کاهش حجم محاسبات ماهواره ارائه میشود. با این تخمین، روند افزایش حجم محاسبات طراحی کنترل پیشبین مقاوم مبتنی بر تیوب برای ماهواره متوقف میشود. برای سیستم مورد نظر، در حضور اغتشاش نامعین و محدود شبیهسازی انجام شده است. نتایج نشاندهنده کنترل وضعیت ماهواره با کاهش حجم محاسبات در هنگام طراحی کنترلکننده پیشبین مقاوم مبتنی بر تیوب استhttps://journal.isrc.ac.ir/article_155429_06fff8c48cc7c0a682a7bf026f5dbb20.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Study the Performance of Hydrazine Monopropellant Thruster Catalysts with Different Iridium Loadingمطالعه عملکرد کاتالیستهایی با بارگذاریهای مختلف ایریدیوم در رانشگر تکپیشرانه هیدرازینی9610815153210.22034/jssta.2022.325976.1052FAنورالدین قدیری معصومکارشناس/پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی0000-0001-7654-1506علیرضا رجبیپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییمحمدعلی امیری فرپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییزهرا امیرسرداریپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییاکرم دورانیپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییمجید کامرانی فرپژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضاییJournal Article20220129In this paper, the effects of different weight percentage of iridium (Ir) nanoparticles loadings on performance parameters of hydrazine catalyst and monopropellant thruster have been studied. Nanoparticles of iridium with different contents of 10 wt%, 20 wt%, and 30 wt% has been coated on gamma-alumina of 1 to 2 mm size for decomposition of hydrazine during some various steps of calcination. These catalysts then have been tested in a 1 N thruster. The tests were conducted using a scenario of different stages of steady and pulsating fires of different times and duty cycles. The test results showed that catalyst loss was minimum with 30 wt% of iridium nanoparticles loading. Despite of this, there were no meaningful difference between other parameters such as pressure roughness, thrust, specific impulse, and catalyst crushing. The results showed a good value of characteristic velocity. All parameter values of three type of catalysts were in the expected and desired rangeدر این مقاله به بررسی تاثیر بارگذاریهای مختلف نانوذرات ایریدیوم بر متغیرهای عملکردی کاتالیست تجزیه و تراستر تکپیشرانه هیدرازینی پرداخته شده است. نانوذرات کاتالیستی با درصدهای وزنی متفاوت 10، 20 و 30 ایریدیم بر روی پایه گرانول آلومینا با قطر 2-1 میلیمتر با مراحل متفاوتی از فرایند تلقیح سنتز شده و در تجزیه هیدرازین در یک تراستر ۱ نیوتنی مورد بررسی قرار گرفتند. آزمونها با استفاده از سناریویی از تعداد مختلفی از روشن شدنهای پالسی و پایا با زمانهای متفاوت انجام شد. نتایج آزمونها نشان داد که کمترین میزان اتلاف جرمی کاتالیست برای درصد وزنی ۳۰ درصد رخ میدهد. با وجود این موضوع، سایر پارامترهای مطالعه شده مانند زبری فشار، ضربه ویژه، تراست، و خردشدگی کاتالیستها اختلاف معناداری با یکدیگر نداشتند. نتایج نشان دادند که میزان سرعت مشخصه تراستر مقادیر مناسبی دارد. همچنین، نتایج به دست آمده برای سایر متغیرها در هر سه مقدار بارگذاری نیز در محدوده مورد انتظار و مطلوب بودهاندhttps://journal.isrc.ac.ir/article_151532_c8e202aa7f9c69dea72f0d64e82497b4.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Effect of Process Parameters on Microstructure and Efficiency of Tubular Alumina Catalyst Prepared by Doped Anodizing Method with Platinum Particlesاثر پارامترهای فرایندی بر ریزساختار و بازدهی کاتالیست آلومینای لولهای تهیه شده به روش اندایزینگ دوپ شده با ذرات پلاتین10911714982510.22034/jssta.2022.327760.1065FAشهاب خامنه اصلدانشکده مکانیک، گروه مهندسی مواد، دانشگاه تبریزرضا گلزاریانپژوهشکده رانشگرهای فضایی ایرانبهنام صلاحی مهردانشکدهمکانیک، گروه مهندسی مواد، دانشگاهتبریزbعلی فردی ایلخچیدانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مواد، دانشگاه بنابJournal Article20220202The use of thermal knives as holding mechanism and non-explosive release in the field of space mechanisms has always been considered. In these mechanisms, the use of materials with high melting points and low weight, as well as the possibility of production on a small scale is a major challenge. Therefore, the use of platinum / alumina catalysts can be a good solution to the leading problems in this field.<br />The purpose of this paper is to prepare a high specific surface alumina base using the process of anodizing aluminum and coating it with platinum particles. Thus, the present study consists of two stages; In the first stage, aluminum is anodized in oxalic acid solution and its parameters are optimized in order to achieve aluminum nanotubes with various diameters and wall thicknesses, as well as the applied voltage, electrolyte concentration and anodizing conditions. In the next step, platinum nanoparticles were precipitated in different amounts using metal salt and suitable solvent using electrochemical method. The results showed that the obtained nanowires have a diameter of about 200 nm and a length of several micrometers. All samples were mechanically polished and it was shown that the aluminum anode oxide membranes were completely filled with a combination of metals. Also, the performed analyzes showed that the obtained nanowires are stable inside the membraneاستفاده از چاقوی حرارتی به عنوان یکی از مکانیزمهای نگهدارنده و رهایش غیرانفجاری در حوزه مکانیزمهای فضایی همواره مورد توجه بوده است. در این مکانیزمها، استفاده از مواد با نقطه ذوب بالا و وزن پایین و درعینحال امکان تولید در مقیاسهای کوچک یک چالش اساسی محسوب میشود. از اینرو، استفاده از کاتالیستهای پلاتین/ آلومینا میتوانند راهگشای مناسبی برای مشکلات پیشرو در این زمینه باشند. هدف از این مقاله، تهیه زیرپایه آلومینایی با سطح ویژه بالا با استفاده از فرایند آندایزینگ آلومینیوم و پوششدهی آن با ذرات پلاتین است. بدینترتیب، پژوهش حاضر شامل دو مرحله است؛ در مرحله اوّل، آندایزینگ آلومینیوم در محلول اسید اگزالیک انجام شده و بهینهسازی پارامترهای آن به منظور رسیدن به نانولولههای آلومینایی با قطر و ضخامت دیواره متنوع صورت پذیرفته و نیز بهینهسازی ولتاژ اعمالی، غلظت الکترولیت و شرایط آندایزینگ انجام شده است. بررسی در این مرحله با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شده و دادههای مربوط به سطح ویژه استخراج شده است. در مرحله بعدی، نانوذرات پلاتین در مقادیر مختلف با استفاده از نمک فلزی و حلال مناسب با استفاده از روش الکتروشیمی رسوبگذاری شده است. نتایج بهدست آمده نشان داد که نانوسیمهای بهدست آمده دارای قطر حدود 200 نانومتر و طول چند میکرومتر هستند. تمام نمونهها پولیش مکانیکی شده و نشان داده شد که غشاهای اکسید آندی آلومینیوم بهطور کامل با ترکیب فلزات پرشده است. همچنین، آنالیزهای انجام شده نشان داد که نانوسیمهای بهدست آمده در داخل غشاء ماندگار هستندhttps://journal.isrc.ac.ir/article_149825_9bac5a49838e6b9760f17993685ff110.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Fault Tolerant Attitude Control for a Satellite with Four Reaction Wheelکنترل وضعیت تحمل پذیر عیب برای یک ماهواره با چهار چرخ عکسالعملی11813115337210.22034/jssta.2022.328077.1072FAسویل محمدزاده صدیقپژوهشکده رانشگرهای فضایی تبریز0000-0002-0066-6406حسین بهشتیپژوهشکده رانشگرهای فضایی تبریزJournal Article20220204In this paper, a passive fault tolerant control method is proposed for the satellite attitude tracking in the presence of external disturbances, the inertia matrix uncertainties, and reaction wheel faults. To achieve this goal, a modified fast terminal sliding model approach is used due to its robustness against the un-modeled uncertainties and being suitable for the nonlinear system model. The sliding surface variable is chosen to avoid singularity, converge to zero in a finite time, and also reduce the Chatting phenomenon. The stability and finite time convergence of the attitude variables are also demonstrated by the extended Lyapunov method. In order to increase the accuracy of the designed controller, the dynamic model of the mentioned actuators is considered. Finally, in order to evaluate the performance of the proposed method, the simulation is performed on a satellite with four reaction wheels under the mentioned conditions. The results show that the proposed method can maintain the stability of the system despite the occurrence of actuator faults, and it makes the state variables converge to the desired trajectories in a finite time and also produce chattering-free control signals.در این مقاله، یک روش کنترل تحملپذیر غیرفعال برای ردیابی وضعیت ماهواره با در نظر گرفتن اغتشاشات خارجی، نامعینی ماتریس اینرسی و عیب عملگرهای چرخ عکسالعملی پیشنهاد شده است. برای رسیدن به این هدف، روش مد لغزشی نهایی سریع اصلاح شده بهدلیل مقاومت آن در برابر نامعینیهای مدل نشده و طراحی روش کنترل برای مدل غیرخطی سیستم مورد استفاده قرار گرفته است. متغیر سطح لغزش طوری انتخاب شده است تا از تکینگی دوری کرده، در زمان محدودی به صفر همگرا شود و همچنین پدیده چترینگ کاهش یابد. پایداری و همگرایی زمان محدود متغیرهای وضعیت نیز توسط روش لیاپانوف توسعهیافته به اثبات رسیده است. بهمنظور افزایش دقت کنترلر طراحی شده نیز مدل دینامیکی عملگرهای مذکور مورد توجه قرار گرفته است. در نهایت، بهمنظور بررسی عملکرد روش پیشنهادی، شبیهسازی بر روی یک ماهواره با چهار چرخ عکسالعملی و تحت شرایط ذکر شده انجام پذیرفته است. نتایج بهدست آمده حاکی از آن است که روش پیشنهادی می-تواند با وجود رخداد عیب، پایداری سیستم را حفظ کرده و تحت شرایط مختلفی متغیرهای وضعیت را در زمان محدودی به مقدار مطلوب خود همگرا کرده و همچنین سیگنال کنترلی بدون چترینگ تولید کندhttps://journal.isrc.ac.ir/article_153372_d63cd027966f60ee86301fd556292550.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Investigation the Effect of the Forest Height and Forest Density on the Accuracy of Forest Height Estimation Methods Using PolInSAR Dataبررسی اثر ارتفاع و تراکم جنگل بر دقت روشهای برآورد ارتفاع جنگل با استفاده از دادههای PolInSAR13214615542810.22034/jssta.2022.298650.1030FAطیبه مناقبیپژوهشگاه فضایی ایران0000-0002-4285-0818اکرم جعفرآقاییسازمان نقشه برداریJournal Article20210807Forest biomass is one of the most important parameters in the ecosystem changes assessment and global carbon cycle modelling. In the other hand, the forest height is an effective parameter in the allometric equations which are used for biomass estimation. In this research, the effect of two physical factors forest height and forest density, will be evaluated in the applicability of the four common inversion algorithms for forest height estimation based on the polarimetric Interferometry SAR (PolInSAR) technique. The applicability of the digital elevation model (DEM) differencing, volume coherence amplitude, hybrid and three-stage methods are studied for different forest height and forest density by using simulated polarimetric interferometric SAR data in L-band. The experimental results of the forest height estimation in simulated data with a density of 100 to 900 trees per hectare and a height of 10 to 18 meters show that the results of the hybrid method show high sensivity to changes in both height and density. The root mean square of error was 5.8, 5.6, 3.2 and 4 m for data with variable height and 11.6, 6.7, 5.8 and 5.3 m for data with different densities, respectively.زیست توده جنگل، یکی از پارامترهای مهم در بررسی تغییرات اکوسیستم و مدلسازی عمومی چرخه کربن است. از سوی دیگر، ارتفاع جنگل پارامتری مهم در معادلات آلومتریک به منظور برآورد زیست توده است. در این مقاله، اثر دو پارامتر فیزیکی ارتفاع و تراکم درختان در دقت برآورد ارتفاع با استفاده از چهار روش مرسوم برآورد ارتفاع جنگل با استفاده از تکنیک تداخلسنجی پلاریمتریک راداری که عبارتند از الگوریتم وارونگی تفاضل مدل رقومی ارتفاعی، الگوریتم وارونگی ارتفاع بر اساس دامنه همدوسی حجمی، الگوریتم ترکیبی و بالاخره الگوریتم سه مرحلهای، مورد بررسی قرار میگیرد. داده مورد استفاده برای ارزیابی عملکرد روشهای چهارگانه یاد شده در برآورد ارتفاع جنگل، دادههای شبیهسازی باند L برای پانزده مجموعه زوج تصویر پلاریمتریک راداری با تراکمها و ارتفاعات مختلف است. نتایج تجربی حاصل از برآورد ارتفاع در دادههای شبیهسازی با تراکم 100 تا 900 اصله درخت در هکتار و ارتفاع 10 تا 18 متر نشان میدهد که نتایج حاصل از روش ترکیبی نسبت به تغییرات ارتفاع و چگالی حساسیت بالایی نشان میدهد. جذر میانگین مجموع مربعات خطاها برای دادههای با ارتفاع متغیر به ترتیب برای روشهای وارونگی تفاضل مدل رقومی ارتفاعی، الگوریتم وارونگی ارتفاع بر اساس دامنه همدوسی حجمی،الگوریتم ترکیبی و الگوریتم سه مرحلهای مقادیر 8/5، 6/5، 2/3 و 4 متر و برای دادههای با تراکم مختلف به ترتیب مقادیر 6/11، 7/6، 8/5 و 3/5 متر به دست آمدhttps://journal.isrc.ac.ir/article_155428_def86ac58b3d1c62cbca19f6d9126164.pdfپژوهشگاه فضایی ایران- انجمن هوافضای ایرانعلوم، فناوری و کاربردهای فضایی2783-45572120220823Design and Manufacture of Digital Sun Sensor with an Optimized Slit over the Entire Field of Viewطراحی و ساخت حسگر خورشیدی دیجیتال با شکاف بهینه شده در کل میدان دید14715215543010.22034/jssta.2022.327709.1062FAمرضیه افخمیهیئت علمی گروه الکترواپتیک پژوهشکده مکانیکسیمین علیبانیپژوهشکده مکانیک0000-0002-3158-5991حسین فروزانپژوهشکده مکانیکمحمدعلی اصنافیپژوهشکده مکانیکJournal Article20220202One of the key subsystems in satellites is the attitude determination, and the sun sensor is one of the most common sensors in this field. Today, due to the increasing development of satellites, the need to increase the accuracy of satellite subsystems seems very necessary. In this paper, the design of a sun sensor made with an optimized slit in the entire field of view is examined. In this sensor, two orthogonal linear detectors are used, on top of each of the detectors, an optimal gap perpendicular to the detectors is required at an optimal distance according to the field of view. Due to the light passing through the optimized slits and its effect on the detectors and the slit, a peak can be seen in the output of the detectors, which according to the location of the peak, the angle of the incoming light can be calculated with high accuracy. The sun sensor made in Shiraz Mechanics Research Institute has an absolute error (2 sigma) of 0.14 in the 50 degrees of field of viewیکی از زیرسیستمهای کلیدی در ماهوارهها، سیستم تعیین وضعیت است و حسگر خورشید یکی از رایجترین حسگرهای در این حوزه به شمار میآید. امروزه با توجه به پیشرفت روزافزون ماهوارهها، نیاز به افزایش دقت در زیرسیستمهای ماهواره بسیار ضروری است. از اینرو، در این مقاله، طراحی اپتیکی یک شکاف بهینه در حسگر خورشید با هدف افزایش دقت حسگر مورد بررسی قرار میگیرد. در این حسگر، از دو عدد آشکارساز خطی متعامد استفاده شده است که بالای هر یک از آشکارسازها شکاف بهینهای عمود بر آشکارسازها در فاصله بهینهای با توجه به میدان دید مورد نیاز، قرار گرفته است. با توجه به نور عبوری از شکافهای بهینه و اثر آن بر آشکارسازها و شکاف، قلهای در خروجی آشکارسازها قابل مشاهده است که با توجه به مکان قله و شکل آن میتوان زاویه نور ورودی را با دقت بالایی محاسبه کرد. حسگر خورشید ساخته شده در پژوهشکده مکانیک شیراز دارای خطای مطلق (2 سیگما) 0.14 در زاویه دید50 ± درجه استhttps://journal.isrc.ac.ir/article_155430_50a56ea098146af8bf0c1440fc13897b.pdf