| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شمارهها | 1,408 |
| تعداد مقالات | 10,088 |
| تعداد مشاهده مقاله | 11,909,114 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,961,240 |
پیاده سازی روند نمای طراحی مفهومی حاملهای فضایی کلاس متوسط بر اساس روش سطح پاسخ | ||
| علوم و فناوریهای پدافند نوین | ||
| دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 59، خرداد 1404، صفحه 11-23 اصل مقاله (1.16 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| حسن ناصح1؛ حدیثه کریمایی* 1؛ فائزه شکری2 | ||
| 1استادیار،پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران | ||
| 2دانشجوی کارشناسی ارشد،پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 23 فروردین 1404، تاریخ بازنگری: 23 اردیبهشت 1404، تاریخ پذیرش: 31 اردیبهشت 1404 | ||
| چکیده | ||
| هدف از این پژوهش، ایجاد بانک اطلاعاتی جامع برای حاملهای فضایی کلاس متوسط (با جرم محموله در بازه ۱ تا ۳ تن) و درنهایت طراحی مفهومی بر اساس اطلاعات آماری است. بهمنظور ایجاد بانک اطلاعاتی جامع، مشخصات ۵ حامل فضایی دومرحلهای با سوخت و اکسیدکننده مایع با ساختار سری (بدون بوستر جانبی) جمعآوریشده است. برای ایجاد فضای طراحی، از روش سطح پاسخ در بازة مقادیر پارامترهای اصلی طراحی بهدستآمده از پردازش آماری در نرمافزار دیزیان اکسپرت بهره گرفتهشده است. بدین منظور، ۱۶ پارامتر اصلی طراحی بهعنوان ورودی به این نرمافزار در نظر گرفتهشده است. 163 خروجی نرمافزار دیزاین اکسپرت، بهصورت سطوح پاسخ ترسیم میشوند. بر اساس روند نمای طراحی آماری یک مأموریت مشخص از حامل فضایی، با استفاده از کد متلب، جستجو در فضای طراحی منحصر به سطوح پاسخ، صورت میگیرد. سپس، ضرایب آماری خروجی سطوح پاسخ با بازههای ضرایب آماری حاملهای موجود (واقعی) مقایسه و نمونههایی که بیش از 30 درصد اختلاف دارند، حذف میشوند. درنهایت، از میان تعداد دادههای باقیمانده که حدود 25% کل دادهها هستند، یک داده بهعنوان نقطه طراحی انتخاب میشود. در پایان، برای صحهگذاری بر روش طراحی و روند نمای پیشنهادی، یک نمونه حامل فضایی موجود (حامل CZ-2) انتخاب و نتایج طراحی و شبیهسازی پروازی مورد بررسی قرار گرفتهاند. اختلاف مقادیر مربوط به نتایج طراحی آماری و حامل فضایی موجود مؤید دقت روش و روند نمای پیشنهادی فاز طراحی مفهومی است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| طراحی مفهومی؛ روش سطح پاسخ؛ مطالعة آماری؛ الگوی آماری؛ حامل فضایی؛ شبیهسازی پروازی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Implementation of the Conceptual Design Framework for Medium-Class Launch Vehicles Based on Response Surface Method (RSM) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hassan Naseh1؛ Hadiseh Karimaei1؛ Faezeh Shokri2 | ||
| 1Assistant Professor, Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran | ||
| 2Master's student, Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The main aim of the research is to create a comprehensive database for medium-class space launch vehicles (with payload masses ranging from 1 to 3 tons) and perform the conceptual design based on statistical data. Thus, comprehensive data was gathered for five space launch vehicles with two stages and liquid propellant (fuel and oxidizer) in a series (not strap-on) configuration. The Design-Expert software was used to establish the design space of the main parameters and produce the response surface. Also, 16 design main parameters were considered as inputs to the software, and the main design space was generated. 163 outputs of the Design Expert software are plotted as response surfaces. Based on the flowchart of the statistical design of a specific mission of the launch vehicle, using MATLAB code, a search is done in the design space exclusive to response surfaces. Then, the statistical coefficients of the output response surfaces are compared with the ranges of statistical coefficients of the existing (real) launch vehicles, and samples that differ by more than 30% are eliminated. Finally, one data point was selected as the design point from the remaining data (approximately 25% of the total). To validate the proposed design method and flowchart, the CZ-2 launch vehicle was selected and the design results and flight simulation were examined. The comparison of the statistical design results with the existing launch vehicle confirms the accuracy of the proposed method and flowchart for the conceptual design phase. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Statistical Study, Response Surface Method, Statistical Pattern, Launch Vehicle, Flight Simulation | ||
| مراجع | ||
|
[1] Beisel, J. R.; Baltimore, M.; “A Weight Engineer’s View of The Space Age Vehicle”; Presented at The Seventeen17th National Conf.erence of S.A.W.E, The Belmont Plaza, New York, 1958. [2] Reitz, G. R.; “A Method of Weight Estimation for Advanced Missile Design”; Presented at the 23rd National Conference, . S.A.W.E, Dallas, Texas, May 18-21, 1964. [3] Donald. R. P.; “Preliminary Weight Estimation of Liquid Propellant Stages”; Presented at the 26th Annual Conf.erence at Boston, Massachusetts, May 1-4, 1967. [1] Lewis, J.; Rice, Th. M.; “Design of University Launch Vehicle System”; Presented at 10th Applied Aerodynamics Conference, June 22-24, 1992. [4] https://doi:i.org/10.2514/6.19922663 [5] Ghorbani, A.; “Development of a Methodology for Cruise Missile Design Using Genetic Algorithm”; J. Aerosp. Mech. Eng. 2005, 1, 3, 69-81 (In Persian). [6] Mirshams, M.; Karimi, H.; Naseh, H.; “Conceptual Design Software for Multistage Liquid Propellant Launch Vehicles (LVCD) with a Multi-Parameter Approach”; Space. Sci. Technol. 2008, 1, 2 (In Persian). [7] Lafleur, J. M.; Elizabeth, S. F.; Joseph, H. S.; “. “Response Surface Equations for Expendable Launch Vehicle Payload Mass Capability”; J. Spacecr. Rockets. 2012, 49, 1, 185-189. doi:10.2514/1.48714. [1] [1] https://doi.org/10.2514/1.48714 [8] Mirshams, M.; Naseh, H.; Fazeley, H. R.; “Multi-Objective Multidisciplinary Design of Space Launch System Using Holistic Concurrent Design." ”; Aerosp. Sci. Technol. 2014, 33, 1, 40-54 (In Persian). doi:10.1016/j.ast.2013.12.015.
https://doi.org/10.1016/j.ast.2013.12.015 [9] Ahmadzadeh, N.; Mirshams, M.; “Development of a Comprehensive Statistical Design Model for Space Launch Vehicles”; Presented at the 7th National Conference on Mechanical Engineering, Khomeini Shahr, 2014 (In Persian). [10] Roshaniyan, J.; Darei, H.; Zarei, H.; “Multidisciplinary Conceptual Design Optimization of Manned Launch Vehicle Using Combined Algorithm”; J. Aerosp. Mech. Eng. 2014, 10, 4, 33-44 (In Persian). https://dor:.isc.ac/dor/20.1001.1.26455323.1393.10.4.4.2. [1] [11] Ahmadzadeh, N.; Mirshams, M.; Naseh, H.; “. “Conceptual Design Roadmap for Space Launch Vehicles Using a Statistical Processing Approach Based on Velocity Sensitivity to External Forces”; Modares. Mech. Eng., 2016, 16, 7, 189-199 (In Persian). DORdor: 20.1001.1.10275940.1395.16.7.17.2.
[12] Arabpour, M.; “. “Optimal Conceptual Design of Space Launch Vehicles Based on Statistical Models”; M.Sc. Thesis, Islamic Azad University (Science and Research Branch), Tehran, Iran, Summer 2019 (In Persian). [13] Janarthanan, S.; “. “A Statistical Model for Liquid Propellant Rocket Engine Dry Weight”; M.Sc. Thesis, Auburn University”, 2019. [14] Taie, H.; Haghighat Esfahani, M.; Yadegari Dehkordi, S.; “. “Application of a Comprehensive Preference-Based Approach in Conceptual Design of Space Launch Vehicle System”; J. Space. Sci. Technol. 2022, 14, 3, 39-50 (In Persian). [1] Trevor, J. R .; Kyle , E. N.; “. “A Statistical Approach to Design of a Liquid Engine Launch Vehicle ”; J. Propuls. Power 2021,.August 9-11, 2021. [15] https://doi:.org/10.2514/6.2021-3355. [1] Chai , R.; Tsourdos, A.; Savvaris, Al.; Chai, S.; Xia ,Y.; Philip Chen, C. L.; “. “Review of Advanced Guidance and Control Algorithms for Space/Aerospace Vehicles”; Prog. Aero. Sci. 2021. [16] https://doi:.org/10.1016/j.paerosci.2021.100696.
[17] Naderifar, J.; Jafari, M.; Khazaei, M.; “. “Conceptual Design of a Multi-Stage Space Carrier Using Classical Optimization and Statistical LVCSD Method”; Presented at the 19th International Conf.erence of the Iranian Aerospace Society, Tehran, Iran, 2021 (In Persian). [1] [18] Elahi, M.; Zahaleh, D.; Khajefard, A.; “. “Conceptual Design of an Airborne Launch Vehicle Based on Scaling Method”; J. Mech. Eng. University of Tabriz, 2021, 95, 51,11-20 (In Persian). https://api.semanticscholar.org/CorpusID:233385551. [1] [19] Fooladi, N.; Sadeghi Renani, N. S.; “. “Developing a Universal Software for the Conceptual Design of Cryogenic Rocket Propulsion System”; J. Space. Sci. Technol. 2022, 15, 1, 73-87 (In Persian). doi:10.30699/jsst.2022.1313. [1] https://doi.org/10.30699/jsst.2022.1313 Orgeira-Crespo, P.; Rey, G.; Ulloa, C.; Garcia-Luis, U.; Rouco, P.; Aguado-Agelet, F.; “Optimization of the Conceptual Design of a Multistage Rocket Launcher”"; Aero. Space. 2022, 9, 6 , 286. https://doi:.org/10.3390/aerospace9060286. [20] [21] Cheulwoong, K.; Lim, B.; Lee, J.; Seo, D.; Lim, S.; Lee, K.; Lee, K.; Park, J.; “Conceptual Design of a LOX/Methane Rocket Engine for a Small Launcher Upper Stage” ; J. Korean. Soc. Propuls. Eng. 2022, 26, 4 ,54-63. https://doi:.org/10.6108/KSPE.2022. 26.4.054. [1] Naseh, H.; Karimaei, H.; Shokri, F.; “. “Statistical Study of Liquid Propellant Space Launch Vehicles with Lightweight Class (Payload Mass under 500 kg)”; Presented at the 22nd Int.ernational Conf.erence of the Iranian Aerospace Society, University of Tehran, Tehran, Iran, March 2024 (In Persian). https://civilica.com/doc/2058618. [22] [23] Chetty , P. R.; “Satellite Technology and its Applications”; Notion Press, 2023. [1] Saadatdar Arani, A.; Nasrattollahi, M.; Adami Dehkordi, A.; Ahangarani Farahani, A.; “Design and Comparison of Two Configurations of Space System Simulator Vehicle with Cold Gas Actuators”; J. Aerosp. Mech. Eng. 2024, 20, 2 ,55-67(In Persian). [24] https://maj.ihu.ac.ir/article_209077.html [25] Naseh, H.; “. “Development of Software for Conceptual Design of a Multi-Stage Liquid Propellant Launch Vehicle (LVCD)”; M.Sc. Thesis, Faculty of Aerospace Engineering, Khajeh Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran, 2007 (In Persian). [26] Isakowitz Steven, J.; Hopkins Joseph, P.; Hopkins, Joshua, B.; “. “International Reference Guide to Space Launch Systems”; American Institute of Aeronautics and Astronautics, Fourth Edition, 2004. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 155 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 7 |
||