توسعه الگوریتم طراحی مفهومی سامانه هواایست تاکتیکی

در مقاله حاضر الگوریتم طراحی پیکره هواایست تاکتیکی در فاز طراحی مفهومی توسعه داده شده است. هواایست تاکتیکی به عنوان یک گام میانی برای بالن استراتوسفری است. الگوریتم توسعه داده شده، دارای چهار حلقه‌ی مجزا است و با استفاده از آن پارامترهای مهم طراحی و عملیاتی بالن مقید نظیر ابعاد بالن، شکل و ساختار دم‌ها، بودجه بندی جرمی اجزای بالن، درصد بالونت، جنس مواد، تنش وارد بر پوسته بالن، کشش افسار در وینچ، حاشیه پایداری استاتیکی، زاویه حمله، میزان عقب‌رفت بالن، طول افسار، پروفیل افسار، مکان نقطه‌ی گیرش و بسیاری از پارامترهای دیگر تعیین می‌شود. چرخه‌ی طراحی ارائه شده، با توجه به الزامات ورودی، برای یک بالن انجام شده و نتایج مربوط به طراحی ارائه شده است. به منظور بهینه سازی طراحی دم بالن مقید، از روش طراحی آزمایش تاگوچی و ماتریس آرایه‌های متعامد (45) l16 استفاده شده است. با استفاده از این روش 16 دم مختلف طراحی و اثر آن در طراحی و میزان پایداری استاتیکی بالن بررسی شده و دم بهینه معرفی شده است. با استفاده از الگوریتم حاضر، بالن مقیدی با طول 15.7 متر طراحی شده است که قابلیت حمل محموله 40 کیلوگرمی تا ارتفاع 200 متر را داراست. در نهایت اثر پارامترهایی نظیر سرعت باد عملیاتی، مقدار جرم محموله‌ی بالن، محل نصب محموله و ارتفاع منطقه عملیات بالن نسبت به سطح دریا بر روی پارامترهای عملکردی نظیر زاویه حمله‌ی بالن، مقدار حاشیه‌ی پایداری استاتیکی و مقدار کشش افسار در وینچ مورد بررسی قرار گرفته است.

development of the conceptual design algorithm for tactical aerostat

in this paper, an algorithm for the conceptual design of the aerostat is developed. this tactical aerostat is an intermediate step for stratospheric high altitude platforms. in the presented algorithm, the design and operational parameters of the aerostat such as geometry and dimension of the aerostat hull, shape and configuration of the tails, the mass budget of the balloon components, ballonet percentage, fabrics materials, stress of hull fabric, tether tension at the winch, static margin, angle of attack, blow by, tether length, tether profile, the confluence point position, etc. are determined via 4 distinguished loops. in addition, an aerostat is designed for the special given requirements using this algorithm, and the results are prepared in the paper. furthermore, to optimize the tail sizing, the taguchi orthogonal array l16 (45) is used. 16 different tails are designed and the static stability of the aerostat is analyzed using these tails and the final optimum geometry of the tail is introduced. finally, the influence of the wind velocity, payload mass, payload position, and the operational height above mean sea level on the operational parameters of the aerostat are explored.