Tez detayları

Multistage launch vehicle design with thrust profile and trajectory optimization = İtki profili ve yörünge eniyilemesi ile çok kademeli fırlatma aracı tasarımı

Yazarlar:

Civek Coşkun, Ezgi

Yayıncı:

Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Ana Başlıklar:

Mühendislik ve uygulamalı operasyonlar

Belge Tipi:

Tezler

Program Tipi:

Doktora (Phd)

Yayın Tarihi:

12/2013

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000299374

Anahtar sözcükler:

Makina Mühendisliği

Özet

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.

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.

Tez detayları

Multistage launch vehicle design with thrust profile and trajectory optimization = İtki profili ve yörünge eniyilemesi ile çok kademeli fırlatma aracı tasarımı

Yazarlar: Civek Coşkun, Ezgi

Yayıncı: Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Ana Başlıklar: Mühendislik ve uygulamalı operasyonlar

Belge Tipi: Tezler

Program Tipi: Doktora (Phd)

Yayın Tarihi: 12/2013

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000299374