دانش و فناوری هوافضا

دانش و فناوری هوافضا

تحلیل و ارزیابی پاسخ‌های سازه‌ای و عملکردی یک کپسول فضایی کامپوزیتی تحت بارهای آیرومکانیکی، حرارتی و سازه‌ای: اثر جنس و شمایل هندسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی پژوهشگاه هوافضای وزارت عتف
2 عضو هیئت علمی پژوهشگاه هوافضای وزارت عتف
3 دانشجوی دکتری پژوهشگاه هوافضا
چکیده
طراحی کپسول‌های فضایی کامپوزیتی به دلیل وابستگی همزمان پاسخ‌های سازه‌ای و عملکردی به پارامترهای هندسی و مشخصات لایه ‌چینی، نیازمند ارزیابی دقیق در فرایند طراحی است. در این مقاله، نتایج یک چارچوب طراحی چندموضوعی برای کپسول فضایی کامپوزیتی با هدف استخراج ملاحظات طراحی مهندسی تحلیل شد. در این مقاله مدل‌های جایگزین برای پیش‌بینی تغییر شکل سازه‌ای و جرم کل کپسول بر اساس پارامترهای هندسی و سازه‌ای پوسته توسعه یافتند. نتایج تحلیل پارامتریک در این مقاله نشان داد که ضخامت لایه، تعداد لایه‌ها و زاویه نیم‌مخروطی بر تغییر شکل سازه‌ای مؤثرند. مقایسه آلومینیوم 6061، کامپوزیت کربن-اپوکسی و کامپوزیت شیشه-اپوکسی نیز برتری کربن-اپوکسی را از منظر صلبیت سازه‌ای نشان داد. همچنین، تحلیل مسیر پروازی و شار حرارتی نقطه سکون نشان داد که هندسه و جرم کپسول بر رفتار ورود به جو و بار حرارتی اثرگذارند. نتایج این مقاله، مصالحه‌های اصلی طراحی را مشخص کرده است و مبنایی برای انتخاب اولیه هندسه و ماده پوسته فراهم کرده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Structural and functional analysis of a composite space capsule under aeromechanical, thermal, and structural loads: effects of material and geometric configuration

نویسندگان English

hassan Naseh 1
Hadiseh Karimaei 2
Mohammad Lesani Fadafan 3
1 Ari
2 Aerospace research institute
3 Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology
چکیده English

The design of composite space capsules requires a comprehensive evaluation of the coupled effects of the geometric parameters and laminate characteristics on structural and overall performance. In this study, the results obtained from a multidisciplinary design optimization framework developed for a composite space capsule are analytically investigated. Surrogate models based on the Kriging method are employed to predict structural deformation and total capsule mass. Parametric analysis indicates that layer thickness, the number of composite layers, and the semi-cone angle significantly affect structural deformation. A comparison of aluminum 6061, carbon–epoxy, and glass–epoxy materials demonstrates the superior structural stiffness of carbon–epoxy, although at a higher cost. Furthermore, trajectory and aerodynamic heating analyses show that the capsule geometry and mass directly influence atmospheric re-entry dynamics and stagnation-point heat flux. The findings of the current paper provide practical design considerations for balancing structural performance, mass, and thermal loading in the composite space capsule design.

کلیدواژه‌ها English

Carbon/epoxy composite
Glass/epoxy composite
Sensitivity analysis
Structural analysis