در این پژوهش به بررسی سامانه تخلیه همزمان مخازن به عنوان یک سامانه کنترل برون موتوری پرداخته می شود. وظیفه این سامانه، تنظیم نسبت مصرف مولفه های پیشران به نحوی است که در انتهای فاز فعال پرواز، جرم پیشرانِ مرده ی باقیمانده در مخازن حداقل باشد. با استفاده از این سامانه می توان بر قابلیت مداری، برد و یا جرم محموله اجسام پرنده فضایی افزود. هدف از این پژوهش شناسایی، شبیه سازی و اثبات کارایی استفاده از سامانه تخلیه همزمان مخازن برای یک سامانه فضاییِ فاقد این سامانه می باشد. در انتهای این پژوهش نشان داده شده است که استفاده از این سامانه بر روی یک سامانه فضایی فرضی، موجب افزایش حدود 7 درصد در برد پروازی و کاهش حدود 25 درصد در جرم پیشران مرده در انتهای فاز فعال پرواز شده است.

در این پایان نامه به شبیه سازی رژیم دینامیکی حرارتی موتور موشک سوخت مایع در طول مسیر- خنک کاری محفظه پیشرانش، برحسب زمان شروع به کار موتور تا رسیدن پارامترهای اصلی موتور(فشار محفظه پیشرانش) به مقدار نامی(حالت دائمی)، پرداخته می شود. برای بررسی انتقال حرارت یک بعدی محفظه پیشرانش، نیاز به دانستن پارامترهای دینامیکی پیشران های ورودی به محفظه پیشرانش وجود دارد، بنابراین به شبیه سازی رژیم گذرای شروع به کار موتور در طول مسیرهای سوخت و اکسیدکننده، جهت محاسبه پارامترهای نسبت اختلاط سوخت به اکسید کننده، فشار محفظه و دبی وفشار سوخت و اکسید کننده در ورود به محفظه پیشرانش، با کمک نرم افزار سیمولینک پرداخته می شود. درنهایت ضمن امکان بررسی تغییرات پارامترهای عملکردی موتور، نرم افزاری جهت انجام شبیه سازی رژیم دینامیکی حرارتی موتور، بدست می آید، که به طراح، در انتخاب جنس دیواره، نوع مسیرخنک کاری پارامترهای عملکردی موتور و... ،کمک می کند.

در این تحقیق، الگوریتمی برای بهینه یابی استاتیکی پارامترهای سامانه ها ی پیشران سرمازای سیکل بسته ارائه می شود. همچنین کارایی طرح های جدیدی از سامانه ها ی پیشران سیکل بسته مورد ارزیابی قرار گرفته است. الگوریتمی مبنا برای محاسبات استاتیکی پارامترهای مختلف ارائه شده است. از داده های تجربی موتور آر دی 180 و یک موتور سیکل بسته ی دیگر برای صحه گذاری این الگوریتم استفاده شده است. نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای ورودی الگوریتم نشان می دهد که پارامترهای فشار محفظه احتراق، نسبت انبساط توربین و محفظه احتراق، نسبت دبی سوخت به اکسید کننده موتور، فشار خروجی مخازن و دور توربوپمپ مهمترین پارامترهای درون موتوری موثر بر سرعت نهایی ماهواره بر می باشند. بر مبنای همین پارامترهای ورودی و تابع هدف سرعت نهایی، مسئله بهینه یابی مطرح می شود که برای حل آن از الگوریتم تکاملی ژنتیک استفاده شده است. مدارهای انتخابی بایست با معیارهای دینامیکی ارزیابی شوند. برای توصیف دینامیک، دستگاه معادلات ریاضی برای یک موتور سیکل بسته مشخص استخراج، سپس در محیط متلب شبیه سازی شده است و در نهایت نتایج حاصل با تست گرم این موتور مورد مقایسه قرار گرفته است. بر پایه ی مقایسه ها، مدل درحین استارت با خطایی کمتر از 5 درصد، مقدار بیشینه ی فشار محفظه را پیش-بینی می کند. با استفاده از دستگاه معادلات ریاضی و سناریوی مشابه، فرآیند روشن شدن موتور ماهواه بر اطلس (موتور آر دی 180) شبیه سازی شده است. بر اساس نتایج شبیه سازی، در صورتی که فشار ورود پمپ های موتور آر دی 180 مطابق آنچه الگوریتم استاتیکی نشان می دهد، انتخاب شود این موتور استارت موفقی نخواهد داشت. بدین ترتیب با درنظرگرفتن قیدی برای فشار ورود پمپ ها، سناریوی بهینه یابی مدارها و پارامترهای آن ها تکرار شد. با همین روش، مدار انتخابی از سناریوی بهینه یابی استاتیکی شبیه سازی دینامیکی شد و مشخص گردید موتور با مدار یاد شده، قابلیت گذر از رژیم دینامیکی استارت را دارد. تازگی این پژوهش را در پیشنهاد مدارهایی جدید برای سامانه های پیشران سیکل بسته، تدوین الگوریتم بهینه یابی استاتیکی و تهیه ی مدل شبیه ساز رژیم خودراه انداز استارت موتورهایی با مدار یاد شده می توان دانست.

در موتورهای سوخت مایع توربوپمپ¬دار ما به یک سیستم پمپاژ مواد پیشران از مخازن به محفظه احتراق نیازمندیم، این سیستم موجب افزایش فشار بیشتر در محفظه احتراق خواهد شد. بالابودن فشار محفظه احتراق نیز منجر به افزایش ضربه ویژه (isp)1 شده که باعث بهبود عملکرد موتور خواهد شد و اما یکی از مهمترین خطرات در استفاده از سیستم پمپاژ وقوع پدیده کاویتاسیون است. یکی از روشهای جلوگیری از پدیده کاویتاسیون استفاده از توربوپمپ تقویتی(بوستر پمپ) است. بوسترپمپ¬ها دارای محرک¬های مختلفی از جمله توربین¬های گازی و هیدرولیکی و.... می¬باشند. اصول کلی طراحی توربین¬های هیدرولیکی دارای وجوه اشتراک و تمایز فراوانی است؛ لذا شناخت اصول اولیه مشترک الزامی است. بدین منظور در این تحقیق ، پس از معرفی مختصر انواع سیستم¬های دمش و مقایسه آنها¬، به بررسی بوستر توربوپمپ موتور rd-180 که یک موتور با پیشران مایع سرمازا و چرخه¬ی احتراق مرحله¬ای بوده و در پیکره¬ی ماهواره¬برهای اطلس مورد استفاده آمریکایی¬ها قرار گرفته است، پرداخته شده و با استفاده از نرم¬افزار متلب کد طراحی توربین هیدرولیکی محدوده سوخت (کروسین) نوشته شد¬، سپس برای تایید درستی کد مربوطه، از مقادیر واقعی دو نمونه موتور دیگر برای مقایسه و صحه¬گذاری مشخصات محاسباتی بدست استفاده گردیده است.