جدایش مراحل بعد
جدایش مراحل بعدی پرواز نیز مانند جدایش مرحله اول برای جلوگیری از وارد شدن اختلال در فرایند جدایش باید در سرعت زاویه‌ای صفر انجام شود اما با توجه به رقیق بودن جو در این مراحل، محدودیت روی زاویه حمله دیگر وجود نخواهد داشت.
جمع بندی محدودیت‌ها و قیود برنامه فراز
در ادامه با توجه به مطالب عنوان‌شده به جمع‌بندی محدودیت‌های برنامه فراز می‌پردازیم:
۱- زاویه حمله در زمان گذر از سرعت صوت و فشار دینامیکی ماکزیمم نزدیک صفر باشد.
۲- زاویه حمله در زمان جدایش اول در مجاورت صفر باشد.
۳- سرعت زاویه‌ای در زمان جدایش مراحل صفر باشد.
۴- بار جانبی وارد بر سازه در حد مجاز باشد.
۵- شرایط مرزی انتهایی ارضاء گردد. به‌عنوان‌مثال برای موشک بالستیک بردار سرعت در انتهای زمان سوزش نهایی برابر بردار سرعت لازم باشد و یا برای موشک ماهواره‌بر ارتفاع نیز برابر مقدار مطلوب آن باشد.
برخلاف بردهای کوتاه در بردهای بلند و به‌ویژه برد ماکزیمم، ارضاء همزمان محدودیت‌های بار سازه ازیک‌طرف و انجام مانور سریع برای طی کردن برد بیشتر در از طرف دیگر و رسیدن به زاویه مسیر بهینه چندان آسان نخواهد بود، به‌طوری‌که دستور سرعت زاویه بزرگ برای بیشتر شدن برد مطلوب خواهد بود، اما برای بار وارد بر سازه مشکل در پی خواهد داشت. این یک مسئله بهینه‌سازی را به وجود می‌آورد.
جمع بندی
بیان گردید که اولین گام برای طراحی حامل، تعیین نوع مأموریت است. پس‌ازآن توضیحاتی در مورد فرایند احتراق و پارامترهای تأثیرگذار بر آن آورده شد. به ویژگی‌های موتورهای مختلف نیز اشاره شد و روابطی بیان مدل‌سازی محفظه احتراق ذکر شد. گفته شد که حجم مخزن باک‌ها از چهار قسمت حجم مربوط به سوخت و اکسیدکننده، حجم بالشتک هوا، حجم جوشش و حجم به دام انداخته‌شده می‌باشد. جرم نیز از سه قسمت عمده جرم بدنه و مخازن، جرم اجزای تشکیل‌دهنده زیرسیستم پیشرانش و جرم سایر اجزا تشکیل شده است. به فرایند شبیه‌سازی دو درجه آزادی نیز اشاره گردید. در این پایان‌نامه به دنبال طراحی حامل برای تزریق محموله به مدار دایروی به کمک سیستم پیشرانش مایع هستیم.
فصل چهارم
طراحی حامل و بررسی نتایج
مقدمه
همانطور که توضیح داده شد در این پایان‌نامه قصد داریم یک حامل فضایی را به کمک ترکیب روش مشارکتی و روش طراحی مقاوم با رویکرد چند هدفی طراحی کنیم. رساندن جرم لحظه پرتاب به حداقل جرم و همچنین حداقل نمودن تأثیر عدم قطعیت‌ها روی مأموریت، اهداف ما هستند. مأموریتی که انتخاب‌شده است قرار دادن یک محموله ۱۲۰۰ کیلوگرمی در مدار دایروی به ارتفاع ۷۵۰ کیلومتری از سطح زمین می‌باشد.
برای این منظور ابتدا باید ساختار مشارکتی را ایجاد نماییم. جزئیات ساختار مشارکتی در فصل دوم آورده شده است. بر همان اساس ابتدا ساختار مشارکتی را تشکیل داده و برای اطمینان از عملکرد ساختار و پیش‌گیری از هرگونه عیب احتمالی، یک مثال ریاضی را با این روش حل می‌کنیم. در ادامه پس از طراحی موضوعات که توضیحات آن مفصل در فصل سوم آورده شد، به‌طور مجزا هر زیرسیستم را بررسی کرده و با اجرای طراحی به کمک ورودی‌های از پیش تعیین‌شده، خروجی‌های زیرسیستم‌ها را دریافت و با نمونه‌های واقعی مقایسه می‌نماییم تا مجدداً کارآمدی آن ها به اثبات برسد. سپس زیرسیستم‌ها را در قالب ساختار مشارکتی برده و عملیات طراحی بهینه را اجرا می‌کنیم. پس از استخراج نتایج، مجدداً برای اطمینان از صحت نتایج به کمک روش امکان‌پذیری چند موضوعی و با همان شرایط و پارامترهای اولیه و مشابه، ساختار امکان‌پذیری چند موضوعی را تشکیل داده و همان طراحی با مأموریت مشابه را در این ساختار نیز انجام می‌دهیم. مقایسه نتایج می‌تواند مؤید طراحی موفق و بهینه حامل باشد. سپس برای بررسی اثر عدم قطعیت‌ها روی طراحی، متغیرهای ورودی نامعین را روی حامل طراحی شده اعمال کرده و نتایج را می‌سنجیم. پس‌ازآن با ترکیب روش طراحی مقاوم و روش طراحی مشارکتی، می توان حاملی با جرم بهینه و دارای کمترین تأثیرپذیری از عدم قطعیت‌ها طراحی کرد. در شکل۴-۱روندنمای طراحی آورده شده است. در ادامه این عملیات‌ها و نتایج آن ها آمده است.
روندنمای طراحی در این پایان‌نامه
مثال ریاضی
برای روشن‌تر شدن روند حل مسئله در روش مشارکتی به حل یک مثال می‌پردازیم. در این مثال یک تابع هدف با دو متغیر طراحی داریم که دو قید نیز مسئله را تحت تأثیر قرار داده‌اند. این مثال به شکل معادله ۴-۱ است:
فضای تابع هدف و قیود در شکل۴-۲ نشان داده شده است.
فضای سه بعدی تابع هدف و قیود
اثر قیود بر فضای طراحی در شکل۴-۳ به‌طور واضح نشان داده‌شده است.
اثر قیود بر فضای طراحی
به‌سادگی می‌توان اثبات کرد که این تابع در نقطه (۳۳۳/۱و۳۳۳/۱) برابر با کمینه مقدار خود معادل ۲۲۲/۰ خواهد شد. برای حل این مثال به روش مشارکتی، مسئله را به یک مسئله در سطح سیستم و دو مسئله در سطح موضوعی تجزیه می‌کنیم. برای هرکدام یک بهینه‌ساز قرار می‌دهیم. روند حل اینگونه خواهد بود که بهینه‌ساز سطح سیستم دو مقدار اولیه برای و در نظر می‌گیرد و آن ها را به سطح موضوعی ارسال می‌کند. بهینه‌ساز های این سطح این مقادیر را دریافت کرده و سعی می‌کنند با توجه به قیدهای خود، متغیرهای داخلی را طوری محاسبه نمایند که کمترین اختلاف را با مقادیر ورودی داشته باشد. نهایتاً مجموع مربعات این اختلاف‌ها حساب شده و به بهینه‌ساز سطح سیستم منتقل می‌شود. این بار و باهدف کاهش تابع هدف و همچنین صفر کردن مقادیر اختلافی محاسبه گردیده و مجدداً به زیرفضاها منتقل می‌شوند. این روند ادامه می‌یابد تا نهایتاً به جواب نهایی برسیم. شکل۴-۴ این روند را به‌خوبی نشان می‌دهد.
ساختار روش مشارکتی برای حل مثال ریاضی
برای حل این مثال و برای بهینه‌ساز سطح سیستم از بهینه‌سازی به روش الگوریتم ژنتیک استفاده کردیم. برای بهینه‌سازی موضوعات نیز از روش سیمپلکس کمک گرفتیم. جزئیات این روش‌ها در جدول۴-۱ آمده است.
مشخصات بهینه سازها برای حل مثال
آخرین نظرات