استخراج ضرایب آیرودینامیکی و مشتقات پایداری یک راکت کاوش در فاز رفت

یکی از بخش های اصلی حلقه کنترل راکت های کاوشی که مسیرشان نسبت به مسیر شبیه سازی در هر لحظه به کمک تغییر در زوایای پنل های کانارد کنترل می شود، محاسبه سریع ضرایب آیرودینامیکی و مشتقات پایداری در مودهای آیرودینامیکی مختلف راکت کاوش است که به دلیل تغییر زاویه پنل های کانارد و پارامترهای پروازی و محیطی ایجاد می شوند. هدف این پایان نامه استخراج و تخمین ضرایب آیرودینامیکی و مشتقات پایداری یک راکت کاوش دارای کانارد در فاز رفت می باشد. به این منظور از روش های مختلف نیمه تجربی، کدنویسی عددی و استنباط آماری استفاده شده است. در گام نخست بازه مجازی از ورودی ها که عبارتند از عدد ماخ، زاویه حمله، زاویه اسلیپ، ارتفاع پروازی و زاویه پنل های کانارد شبکه بندی شده و در ازای هر گره این شبکه چند بعدی، ضرایب و مشتقات به کمک نرم افزار md محاسبه و یک پایگاه داده یا جدول جستجو ایجاد شده است. به منظور ایجاد پایگاه داده، کدی با زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شده که با دریافت ورودی های مختلف پیش گفته و اجرای مکرر نرم افزار میسایل دتکام درون کد، ضرایب و مشتقات را به همراه زوایای انحراف پنل های کانارد و شرایط مختلف پروازی آنها به صورت منظم و در یک فایل متنی باز می گرداند. این پایگاه داده شامل 312500 اجرای میسایل دتکام با ورودی های مختلف می باشد. استفاده از این کد زمان ایجاد پایگاه داده را از 180 ساعت کاری به حدود بیست و پنج دقیقه کاهش می دهد. در گام دوم به منظور اعتبار سنجی، یک مسأله نمونه با نرم افزار فلوئنت حل گردیده است. در گام سوم، نرم افزاری با زبان برنامه نویسی فرترن ایجاد شده است که در ازای هر ورودی مجاز، به کمک میان‎یابی و جدول جستجو، ضرایب و مشتقات را تخمین زده و به عنوان خروجی باز می‎گرداند. با مقایسه مقادیر به دست آمده از این مدل با مقادیر حاصل از میسایل دتکام، مشخص شده است که این مدل در 17 متغیر پاسخ از دقت خوبی برخوردار است و فقط دو متغیر پاسخ را به خوبی تخمین نمی زند.در گام چهارم، امکان سنجی استفاده از روش ریاضی برای مدلسازی هر یک از ضرایب و مشتقات پایداری به صورت مجموعه ای از توابع ریاضی صورت پذیرفته است. بدین منظور از روش‎ رویه پاسخ که از جمله روش های طراحی آزمایش ها بوده و از اسلوب آمار استنباطی پیروی می کند، استفاده شده است و فرمول های ریاضی برای هر یک از خروجی‎ها بر اساس ورودی‎های پیش‎گفته ارائه شده است. در پایان نیز نتایج حاصل از روش ها مقایسه شده و دقت آنها بررسی شده است. نمودارهای سه بعدی اثر تقابلی فاکتورهای ورودی بر پاسخ ها نیز برای کلیه متغیرهای پاسخ نیز به دست آمده است که اطلاعات مفیدی را بیان می کنند. به طور کلی می توان بیان نمود، روش رویه پاسخ با توجه به تعداد کم آزمایش مورد نیاز برای دستیابی به مدل و همچنین قابلیت تعیین اثرات تقابلی متغیرهای ورودی بر پاسخ، روش مناسبی جهت تخمین ضرایب آیرودینامیکی و مشتقات پایداری به شمار می آید.