روند توسعة فناوری سامانة پیشرانش در حامل‌های فضایی

ناصح, حسن

نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسنده

حسن ناصح

پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

چکیده

هدف از ارائة این مقاله، آشنایی با فاز توسعة فناوری (مدرنسازی یا مدیریت فناوری) در سامانههای فضایی و بررسی روند توسعة سامانة پیشرانش سوخت مایع در حاملهای فضایی است. برای این منظور، ضمن معرفی انواع فناوریها در دو حوزة سامانههای پیشرانش و حامل‌های فضایی، روند توسعة سامانههای پیشرانش و اهداف آن نیز ارائه میشود. در این بررسی، روند اکتساب و توسعة فناوری در تمامی سامانههای پیشرانش سوخت مایع، به‌گونه‌ای است که از فناوری سوخت کروسین و اکسیدکننده اسیدنیتریک شروع میشود و با طی گام‌هایی از جمله اکتساب فناوری سوختهای هیدرازینی (دی متیل هیدرازین نامتقارن) و اکسیدکننده تتراکسید نیتروژن، حرکت به سمت سوخت کروسین و اکسیژن مایع، سرانجام به هیدروژن مایع و اکسیژن مایع می‌رسد. دلیل این سیر تحول فناوریها را میتوان در افزایش کارآیی (از نظر افزایش عمر، قابلیت اطمینان، به‌کارگیری محفظههای رانش ارزان قیمت و کاهش تعداد مؤلفههای پیشرانش در حاملهای فضایی یک‌بار مصرف) و کاهش هزینه (در دو رویکرد توسعة حاملهای فضایی یک‌بار مصرف و چند‌بار مصرف) یافت.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26764253.1396.1.1.3.0

عنوان مقاله [English]

Technology Development Trend in Space Launch System Propulsion

نویسنده [English]

Hassan Naseh

Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

The major purpose of this paper is presentation of the technology development phase (modernization or technology management) in space systems and also the review of technology development in space launch system of propulsion system. To this end, firstly, the technology areas in both propulsion systems and space launch systems and technology development are introduced. In this study, technology development and achievement trend in all propulsion subsystems are common. Propulsion system used the technology of kerosene and Nitric Acid in the first the step. Then the Hydrazine fuel, N₂O₄, L(O₂), Kerosene and finally L(O₂) and (H₂) are achieved. As a conclusion, a new SLS in space transportation is considered and the reason for technology development is clarified so as to find a reduced cost (in both space launch system technology development approaches) and enhance the performance (thrust chamber low cost concepts and reduction of engine components in Expandable Launch Vehicle (ELV) and thrust chamber enhanced life concepts and reliability improvemments in Reusable Launch Vehicle (RLV)).

کلیدواژه‌ها [English]

Technology Development
Propulsion System
Space Launch System

مراجع

[1] Matveev, V., The Methodology to Launch System Research during design, Mosco, Printed by Russia, 1993.

[2]Herrmann,T. M., A Critical Parameter Optimization of Launch Vehicle Costs, University of Maryland, College Park, (M. Sc Thesis), 2006.

[3] Koelle, D., “Cost Efficiency as Design and Selection Criteria for Future Launch Vehicles,” Trans Cost Systems, Ottobrunn, Germany. IAC-04-IAA.6.15.5, 2004.

[4] “Closing the Business Case for Commercial Reusable Launch Vehicles,” Futron Corporation. Bethesda, MD. April 2002.

[5] “The Space Launch Industry Recent Trends and Near-Term Outlook,” Futron Corporation. Bethesda, MD. Oct. 2004.

[6] “Commercial Space Transportation Forecasts” Federal Aviation Administration Commercial Space Transportation Advisory Committee, May 2013.

[7] Koelle, D. TRANSCOST 6.0: Statistical-Analytical Model for Cost Estimation and Economical Optimization of Space Transportation Systems. Trans Cost Systems, Ottobrunn, Germany, 1995.

[8] Koelle, H.H. and Johenning, B., TRASIM 2.0: Space Transportation Simulation Model, TU Berlin, ILR Mitt. 319, 1997.

[9] NASA Cost Estimating Web Site. Spacecraft/Vehicle Level Cost Model. http://www1.jsc.nasa.gov/bu2/SVLCM.html

[10] Koelle, D. “Cost Engineering – The New Paradigm for Space Launch Vehicle Design,” Journal of Reducing Space Missions Cost, Vol. 1, No. 1, Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers. 1998.

[11] Wertz, J. R., “Economic Model of Reusable vs. Expendable Launch Vehicles,” Presented at the IAF Congress, Rio de Janeiro, Brazil, Oct. 2000.

[12] Griffin, M. D. and Claybaugh, W. R., “On the Economics of Staging for Reusable Launch Vehicles,” Presented at the Space Technology and Applications International Forum, Albuquerque, NM, January 1996.

[13] Logsdon, J. M., Exploring The Unknown, Selected Documents in the History of the U.S. Civil Space Program, Volume IV: Accessing Space, National Aeronautics and Space Administration NASA History Division, Office of Policy and Plans, Washington, D.C., 1999.

[14] Koelle, D. E., “Launch Vehicle Evolution: from Multistage Expendables to Single-stage Reusables,” Acta Astronautica, Vol. 14, 1986, pp. 159-166.

[15] Stamfl, E., Meyer, L., “Assessment Of Existing And Future Launch Vehicel Liquid Engine Development, Acta Astronautica, Vol. 17, No. 1, 1988, pp. 11-22.

[16] Hueter, U., “Access-To-Space: Potential Future United States Launch Vehicle Transportation Systems”, Acta Astronautica, Vol. 35, No. 9-11, 1995, pp. 753-761.

[17] Charania, A.C., Bradford, J. E. and Olds, J. R. “A Method for Strategic Technology Investment Prioritization For Advanced Space Transportation Systems,” 52^nd International Astronautical Congress, 1-5 Oct, Toulouse, France, 2001.

[18] Sauvageau, D., O’Dell, K. and Johnson, D., “Human Rated CEV Launcher,” Long Beach, California, 30 August -1 September, 2005.

[19] Berglund, M.D., Marin, D. and Wilkins, M., The Next-Generation Heavy-Lift Vehicle The Inaugural Flight of the EELV Delta IV Heavy, AIAA 2005.

[20] Gupta, S.C., Suresh, B. N. and Sivan, K., “Evolution of Indian Launch Vehicle Technologies,” Current Science, Vol. 93, No. 12, 25 December 2007.

[21] Briggs, G. P., Ray, T. and Milthorpe, J. F., “Optimal Design of an Australian Medium Launch Vehicle”, Innovations Syst Softw Eng., Vol. 3, 2007, pp.105–116.

[22] Sumral, J. P. “A New Heavy-Lift Capability for Space Exploration NASA's Ares V Cargo Launch Vehicle,” NASA Marshal Space Flight Center, 2007.

[23] Ishimoto, S. Fuji and K. Shimura, K., A Design Study of a Next Generation Launch System, 2008.

[24] Griffin, M. D., “DIRECT Space Transportation System Derivative the Jupiter Launch Vehicle Family”, Version 2.0.2 – 24th June 2008.

[25] Hofeller, J., Bjelde, B. and Vozoff, M., “Responsiveness of the Falcon1 Launch Vehicle, Associated Challenges, and Projected Improvements”, 6^th Responsive Space Conference, 2008.

[26] Sowers, G. Evolved Atlas To Meet Space Transportation Needs, AIAA, 2009.

[27] Dodaro, G. L., “Assessments of Selected Large-Scale Projects, Report to Congressional Committees”, Government Accountability Office (GAO), March 2009.

[28] Bruno, C. and Accettura, A. G., Advanced Propulsion Systems and Technologies, Today to 2020, AIAA, 2008.v

فناوری در مهندسی هوافضا

روند توسعة فناوری سامانة پیشرانش در حامل‌های فضایی

مراجع

مراجع

دوره 1، شماره 1 - شماره پیاپی 1
شهریور 1396
صفحه 19-29

روند توسعة فناوری سامانة پیشرانش در حامل‌های فضایی

مراجع

مراجع

دوره 1، شماره 1 - شماره پیاپی 1شهریور 1396صفحه 19-29

دوره 1، شماره 1 - شماره پیاپی 1
شهریور 1396
صفحه 19-29