علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

ارائه روابط جدید تحلیلی افت سرعت‌های پرتابگر با طبقات متوالی با استفاده از رگرسیون غیر خطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران
3 دانشگاه صنعتی مالک اشتر ، مجتمع هوافضا
4 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع هوافضا
چکیده
در این پژوهش ابتدا به اهمیت محاسبه دقیق تلفات سرعت پرتابگر و همچنین عوامل موثر بر آن‌ها پرداخته شد. داده‌های ورودی 15 پرتابگر ساخته شده توسط کشور مختلف در سراسر دنیا با تنوع در تعداد مراحل، ارتفاع مداری و جرم محموله جمع‌آوری گردید و به وسیله نرم‌افزار دقیق شبیه‌سازی مسیر، برنامه زاویه پیچ بهینه آنها استخراج و همچنین تلفات سرعت ناشی از گرانش زمین، پیشرانش و درگ محاسبه و ارایه شده است. در ادامه، با استفاده از روش رگرسیون غیر‌خطی، سه رابطه تحلیلی با خطای قابل قبول جهت تخمین تلفات سرعت‌ها استخراج و معرفی شده است که میتواند جایگزین استفاده از کد شبیه سازی مسیر در فاز طراحی مفهومی پرتابگر‌ها گردد. این روابط توسط اطلاعات دو پرتابگر خارج از داده‌های آماری استفاده شده در رگرسیون شامل سفیر و اپسیلون، مورد ارزیابی قرار گرفته و صحت سنجی الگوریتم با حداکثر خطای 12% و میانگین خطای کمتر از 6% مورد تایید قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

M. Balesdent, N. Bérend, P. Dépincé and A. Chriette, "A survey of multidisciplinary design optimization methods in launch vehicle design," Structural and Multidisciplinary optimization, vol. 45, pp. 619-642, 2012. 
D. J. Bayley, R. J. Hartfield Jr, J. E. Burkhalter and R. M. Jenkins, "Design optimization of a space launch vehicle using a genetic algorithm," Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 45, no. 4, pp. 733-740, 2008. 
J.-I. Shu, J.-W. Lee, S. Kim, J. L. Lee and Y. Wang, "Multistage Liquid Rocket Weight Estimation and Optimization for Early Design Stages," Journal of Aerospace Engineering, vol. 33, no. 6, 2020. 
L. Muhamedov and D. Kirievskii, "An approximate determination of the characteristic velocity losses and the flight altitude increment of the second stages of three-stage launch vehicles," in AIP Conference Proceedings, 2023. 
J. Ko, J. Kim, J. Choi and J. Ahn, "Simultaneous Optimization of Launch Vehicle Stage and Trajectory Considering Operational Safety Constraints," arXiv, 2023. 
B.-U. Jo and J. Ahn, "Optimal staging of reusable launch vehicles considering velocity losses," Aerospace Science and Technology, p. 106431, 2021. 
H. Chen, J. Yan, T. Zhang and W. Fu, "On-line Fault Diagnosis of Launch Vehicle Thrust Loss Based on Parameter Estimation Method," in 2021 IEEE Asia-Pacific Conference on Image Processing, Electronics and Computers (IPEC), 2021. 
L. Muhamedov and D. Kirievskii, "An approximate determination of the characteristic velocity losses and the positioning of the end of the launching phase of the first stages of launch vehicles," in AIP Conference Proceedings, 2021. 
H. Zhu, P. Wang, W. Xu, Y. Zhang, H. Tian and G. Cai, "Design optimization and parameter analysis of a hybrid rocket motor-powered small LEO launch vehicle," International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2021, pp. 1-20, 2021. 
م. حسینی شالمایی, ع. طلوعی و م. ابراهیمی, “طراحی یک جسم پرنده به روش سرعت لازمه و بهینه سازی آن به روشهای الگوریتم تکاملی,” علوم، فناوری و کاربردهای فضایی, 2024.     [10]
س. م. هاشمی دولابی, ح. دارابی و ج. روشنی‌یان, “بررسی مقایسه‌ایی روش طراحی آماری با روش بهینه‌سازی چند موضوعی (MDO) در طراحی مفهومی یک ماهواره بر سبک سوخت مایع,” علوم و فناوری فضایی, جلد 5, شماره 1, pp. 61-72, 2012.     [11]
N. Ahmadzadeh, M. Mirshams and H. Naseh, "Conceptual design algorithm with statistical processing approach based on Sensitivity analysis of velocity relative to effective external forces," Modares Mechanical Engineering, vol. 16, no. 7, pp. 189-199, 2016. 
ا. آدمی, ع. آروانه, ح. دورقی و س. م. موسوی, “بهینه سازی ارتفاع مداری یک ماهواره بر دو طبقه با استفاده از الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی درجه دوم متوالی,” در بیست ودومین کنفرانس بین المللی انجمن هوافضای ایران, 2024.     [13] 
E. W. Grafarend, J. L. Awange and S. Zwanzig, Applications of linear and nonlinear models: fixed effects, random effects, and total least squares, Springer, 2012. 
JAXA, "Epsilon User’s Manual," Japan Aerospace Exploration Agency, 2018.
"Wikipedia," 2 March 2024. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Safir_(rocket). [Accessed 19 May 2024].
J. Hopkins Jr., J. Hopkins and S. Isakowitz, International Reference Guide to Space Launch Systems, Fourth Edition, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2004. 
SpaceX, "Falcon User's Guide," Space Exploration Technologies Corp, 2021.
SpaceX, "Falcon 1 Launch Vehicle Payload User’s Guide," SpaceX, 2008.
S. Launch, "Zenit User’s Guide," Sea Launch, 1996.
O. S. Corporation, "Taurus Launch System Payload User's Guide," Orbital Sciences Corporation, 1999.
U. L. Alliance, "Atlas V Launch Services User’s Guide," United Launch Alliance, 2010.
N. G. S. Corporation, "Minotaur I User’s Guide," Northrop Grumman Space Corporation, 2020.
Arianespace, "Vega User’s Manual," Arianespace, 2014.
Wikipedia, "Tsyklon-3," Wikipedia, 17 May 2024. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Tsyklon-3. [Accessed 19 May 2024].
Wikipedia, "VLM (rocket)," Wikipedia, 17 February 2024. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/VLM_(rocket). [Accessed 19 May 2024].
Wikipedia, "Kosmos-3M," Wikipedia, 12 February 2024. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Kosmos-3M. [Accessed 19 May 2024].
Wikipedia, "M-V," Wikipedia, 6 April 2024. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/M-V. [Accessed 19 May 2024].
Wikipedia, "CAS Space," Wikipedia, 9 April 2024. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/CAS_Space. [Accessed 19 May 2024].
 
دوره 4، شماره 2
اسفند 1403
صفحه 24-36

  • تاریخ دریافت 14 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 29 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش 30 آبان 1403