Multistage launch vehicle design with thrust profile and trajectory optimization
İtki profili ve yörünge eniyilemesi ile çok kademeli fırlatma aracı tasarımı
- Tez No: 383231
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA KEMAL ÖZGÖREN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Tasarım optimizasyonu, Uydu yörüngesi, Design optimization, Satellite orbit
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında, çok kademeli fırlatma araçlarının yükseliş yörüngesinin eniyilenmesine yönelik olarak GPOPS-II® genel amaçlı optimal kontrol çözücüsünü kullanan Matlab® tabanlı bir tasarım aracı geliştirilmiştir. Bu araç, hem varolan bir fırlatma aracının yörünge tasarımında hem de yeni bir fırlatma aracının kavramsal tasarımında kullanılabilecektir. Varolan bir fırlatma aracının yörünge tasarımında, faydalı yük kütlesinin ençoklanması çok yaygın bir başarım ölçüsüdür. Bu sebeple, faydalı yük kütlesini ençoklayan konum ve hız cinsinden eniyi yörüngenin ve bu yörüngeye ilişkin kontrol fonksiyonlarının belirlenmesi için bir yörünge eniyileme kodu geliştirilmiştir. Yeni bir fırlatma aracının kavramsal tasarımında ise, belirli bir görev için toplam kalkış ağırlığının enazlanması birincil amaç olup, bunun en etkili yolu kademelendirmedir. Bu amaçla, kademelendirme parametrelerinin (kütlenin kademeler arasındaki dağılımı, her bir kademenin yakıt ve yapısal ağırlığı) belirlenmesi için bir kademelendirme eniyileme kodu geliştirilmiştir. Bu tezde, kademelendirme ve yörünge eniyilemesi kodları ayrıştırılmış ve bağlaşık olmak üzere iki farklı yaklaşımla fırlatma aracının eniyi yörüngesi ile birlikte her bir kademenin ağırlığı, yanma süresi ve itki zaman eğrisi belirlenecek şekilde birleştirilmiştir. Böylece, kavramsal tasarım aşamasında eniyi fırlatma aracı konfigürasyonunun bulunması için hızlı ve etkili bir yöntem elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the frame of this thesis, a Matlab® based design tool utilizing a general purpose optimal control solver GPOPS-II® was developed for the optimization of ascent trajectories of multistage launch vehicles. This tool can be utilized both for preliminary mission design of an existing launch vehicle and conceptual design of a new launch vehicle. In the preliminary mission design of an existing launch vehicle, maximizing payload mass is a very common performance measure. Therefore, a trajectory optimization code was developed to determine the optimal trajectory in terms of position and velocity, and the control functions corresponding to that trajectory while maximizing the payload mass. Whereas in the conceptual design of a new launch vehicle, minimization of gross lift-off mass for a specific mission is the primary objective, and staging is an effective way to reduce the vehicle gross lift-off mass. For this purpose, a staging optimization code was developed to determine the staging parameters (mass distribution between stages, propellant and structural mass of each individual stage) which minimize the gross lift-off mass. In this thesis, staging and trajectory optimization codes were integrated by two different manners, namely the decoupled and the coupled approaches, so as to determine the sizing, burn time and thrust time history of each stage together with the optimal trajectory of the launch vehicle. Thus, a quick and effective method to find optimal vehicle configurations in the early design phases was achieved.
Benzer Tezler
- Launch vehicle design, modeling and trajectory optimization
Firlatma araci tasarimi, benzetimi ve yörünge optimizasyonu
EMRE ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CUMA YARIM
- Elektromanyetik fırlatıcı sistemlerinin irdelenmesi ve simülasyonu
Electromagnetic launcher systems discussion and simulation
ERK İNGER
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ÖZBAY
- Design and optimization of two stage launch vehicles with the same liquid propellant rocket engines in both stages
Aynı sıvı yakıtlı roket motorlarını her iki kademesinde de kullanan fırlatma araçlarının tasarım ve optimizasyonu
KUBİLAY ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Genel hastanelerde yenileme ve büyümeye bağlı değişmelerin bina programına etkileri
The Effects of growth and changes on the formulation of programme of requirements in general hospital
NİLÜFER (TEZEL) AKINCITÜRK
Doktora
Türkçe
1985
Hastanelerİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NECATİ İNCEOĞLU