نوع مقاله : مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

• مسلم کریم آباده ¹
• مرتضی طایفی ²

¹ دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران

² استادیار/ گروه دینامیک پرواز و کنترل، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش به طراحی کنترل برای یک فضاپیمای بازگشتی یا کپسول فضایی در فاز بازگشت به جو از پرواز زیرمداری بر مبنای مکانیزم جرم‌های انتقالی داخلی پرداخته می‌شود. فاز بازگشت به جو یکی از مهم‌ترین مراحل انجام ماموریت یک فضاپیما است، زیرا با ورود فضاپیما به جو زمین نیروها و ممان‌های آیرودینامیکی باعث اغتشاش زوایای حمله و سرش‌جانبی خواهند‌ شد. این زوایای اغتشاشی در صورتی که کنترل نشود ممکن است باعث صدمات جدی به فضاپیما و سرنشین‌های آن ‌شود. علاوه بر این، مسیر پروازی فضاپیما و محل فرود نیز متاثر از این اغتشاشات خواهد بود. برای دفع این اغتشاش‌ها از جرم‌های انتقالی به عنوان عملگر استفاده شده ‌است. جرم‌های انتقالی با ایجاد تغییرات جزئی در مرکز جرم وسیله پرنده این امکان را فرآهم می کند تا نیروهای آیرودینامیکی مزاحم را به نیروهای کنترلی موثر تبدیل کرد. مزیت اصلی جرم‌های انتقالی نسبت به عملگرهای دیگر نظیر سطوح آیرودینامیکی و تراست جت‌ها، عدم تولید نیروی آیرودینامیکی و پیشرانشی اضافی و محافظت از عملگرها در برابر گرمایش آیرودینامیکی ورود به جو می باشد. نوع چیدمان جرم‌های انتقالی نیز یک فاکتور مهم محسوب می‌شود. در این پژوهش علاوه بر مکانیزم صلیبی که مکانیزم مرسوم‌تری است، مکانیزم شعاعی نیز بررسی و تحلیل شده ‌است.

کلیدواژه‌ها

• کپسول فضایی
• بازگشت به جو
• زیرمداری
• جرم‌های انتقالی
• پایداری
• کنترل

موضوعات

• طراحی زیرمجموعه‌های فضایی: (هدایت، کنترل، سازه و...)

عنوان مقاله [English]

Spacecraft Re-entry Control using Cross and Radial Moving-Mass Actuators

نویسندگان [English]

• Moslem Karim Abadeh ¹
• Morteza Tayefi ²

¹ Department of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran

² Assistant Professor, Department of Flight Dynamics and Control, Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology,

چکیده [English]

In this study, the control of a space capsule during the re-entry phase is examined. Re-entry is one of the most important phases of a spacecraft's mission because when the spacecraft enters the Earth's atmosphere, aerodynamic forces and moments will disturb the angles of attack and side slip. These disturb angles, if not controlled, can cause serious injuries to the spacecraft and its passengers. To eliminate the disturbances, moving mass controllers have been used as an operator. Moving mass controllers (MMC) control the flying device by creating an internal force. The main advantage of moving mass controllers compared to other operators such as aerodynamic surfaces and thrust jets is the non-production of turbulent aerodynamic force (which can disrupt the controller's performance) due to the creation of internal force. Another important factor is the mechanism of moving mass controllers. In this research, in addition to the cross mechanism, which is a more common mechanism, the radial mechanism has also been examined. A non-linear controller is needed in order to use the radial mechanism, and in this research, a non-linear proportional-integral-derivative controller is suggested.

کلیدواژه‌ها [English]

• space capsule
• re-entry
• suborbital
• moving mass
• stability
• control