22716

مدل سازي گرمايش وارده بر يك ماهواره در مد پرتاب تحت فشار آيروديناميكي ماهواره بر

كارشناسي ارشد

فناوري ماهواره

96-99

1399/4/6

دكتر محمدرضا طلائي

فناوري هاي نوين

تحليل حرارتي ماهواره از موضوعاتي است كه امروزه در صنايع فضايي توجه ويژه اي به آن ميشود. روشهاي مختلف فعال و غير فعال براي كنترل حرارتي ماهوارهها و ماهوارهبرها به كار برده ميشود تا سالم ماندن تجهيزات در تمامي مراحل ماموريت را تضمين نمايد. در اين پژوهش يك ماهواره با توجه به عنوان مساله با الگوبرداري از ماهوارههاي فرستاده شده طراحي شده و سپس به بررسي انواع شارهاي وارده به ماهواره از مرحله پيش از پرتاب تا قرار گرفتن آن در مدار و مقدار اين شارهاي حرارتي و ميزان تاثير آنها بر روي قطعات سازه پرداخته شده است. همچنين انواع تجهيزات كنترل حرارت ماهواره معرفي شده و نحوه عملكرد آنها و مزيتها و معايب آن بررسي شده است. در ادامه اين پژوهش به بررسي مدهاي گرمايي وارده به ماهواره در حين پرتاب و به بررسي بيشتر گرمايش مولكولي در حين پرتاب و اثرات نيروي آيروديناميكي روي عايقهاي چند لايه ماهواره و احتمال پارگي اين عايقها و عواقب بعد از آن در لحظات بعد از جدايش كلاهك آيروديناميكي ماهواره پرداخته ميشود. در ماهواره انتخاب شده دوربين در سطح فوقاني ماهواره قرار دارد لذا صفحه بالايي ماهواره، تجهيزات تصويربرداري و عايقهاي چند لايه تحت اثر گرمايش و نيروي آيروديناميكي حاصل از مولكولهاي آزاد قرار ميگيرد. براي جلوگيري از اين آثار مخرب، ماهواره مورد نظربا استفاده از نرم افزار آباكوس مدل سازي شده و با روش حل المان محدود شبيه سازي انجام گرفته است. محاسبات مربوط به گرمايش و نيروي موثر توسط نرم افزار متلب محاسبه شده است. نتيجه اين محاسبات به تعيين ارتفاع بهينه جدايش كلاهك آيروديناميكي منجر شد. حداقل ارتفاع مجاز براي جدايش كلاهك از نظر گرمايشي فاصله 95 كيلومتري از سطح زمين بدست آمده كه با در نظر گرفتن ضريب اطمينان و نيروي آيروديناميكي وارده بر عايق ارتفاع 100 كيلومتري نقطهاي امن و بهينه اي براي اين مرحله از پرتاب ماهواره تعيين شده است

1399/07/27

Modeling the heating applied to a satellite in satellite launch mode under aerodynamic pressure Thesis

6/26/2020 12:00:00 AM

Satellite thermal analysis is one of the topics that receive special attention in the space industry today. Various active and inactive methods are used for thermal control of satellites and satellite carriers to ensure the safety of equipment at all stages of the mission. In this research, a satellite is designed as a problem by modeling the sent satellites and then examines the types of fluxes entering the satellite from the pre-launch stage to its orbit and the amount of these thermal fluxes and their impact on the components. The structure is discussed. Also, various types of satellite heat control equipment have been introduced and how they work and its advantages and disadvantages have been studied. In the continuation of this study, the thermal modes of the satellite during launch and further investigation of molecular heating during launch and the effects of aerodynamic force on multi-layer satellite insulators and the possibility of rupture of these insulators and subsequent consequences in the moments after separation of the satellite aerodynamic cap. Paid. In the selected satellite, the camera is located on the upper surface of the satellite, so the top of the satellite, imaging equipment and multi-layer insulation are affected by heating and aerodynamic force from free molecules. To prevent these destructive effects, the satellite was modeled using Abacus software and simulated with finite element solution method. Calculations related to heating and effective power are calculated by MATLAB software. The result of these calculations led to the determination of the optimal separation height of the aerodynamic cap. The minimum allowable height for separation of the warhead in terms of heating is 95 km from the ground, which has been determined by considering the reliability coefficient and aerodynamic force on the insulation at a height of 100 km, safe and optimal points for this stage of satellite launch.