طراحی حامل به روش مشارکتی
پس از حل مسئله ریاضی و تأیید صحت ساختار مشارکتی، نوبت به طراحی حامل می‌رسد. برای این کار از دو موضوع استفاده کردیم. موضوع اول موضوع ترکیب زیرسیستم‌های طراحی موتور، طراحی هندسه و تخمین جرم است و موضوع دوم طراحی زاویه فراز و شبیه‌سازی مسیر می‌باشد. درمجموع ۱۵ متغیر طراحی داریم. ده متغیر پیشرانش^[۵۱] مرحله اول، پیشرانش مرحله دوم، زمان سوزش مرحله اول، زمان سوزش مرحله دوم، قطر مرحله اول، قطر مرحله دوم، جرم اولیه مرحله اول، جرم اولیه مرحله دوم، جرم پیشران (مجموع جرم سوخت و اکسیدکننده) مرحله اول و جرم پیشران مرحله دوم متغیرهای اصلی سطح سیستم هستند. البته چهار متغیر جرم اولیه مرحله اول، جرم اولیه مرحله دوم، جرم پیشران مرحله اول و جرم پیشران مرحله دوم متغیرهای درگیر بین دو موضوع می‌باشند. به این صورت که بهینه‌ساز سطح سیستم ده متغیر مذکور را به موضوع اول پیشنهاد می‌دهد. در موضوع اول به کمک روابط ریاضی و بر اساس شش متغیر پیشرانش، زمان سوزش و قطر مجدداً چهار جرم اولیه مراحل اول و دوم و پیشران مراحل اول و دوم محاسبه می‌شوند. با توجه به اینکه بخشی از قیود این موضوع مربوط به نسبت پیشرانش به وزن اولیه حامل است، اگر تراست ورودی و جرم اولیه محاسبه‌شده نتوانستند قیود را ارضا نمایند آن شش متغیر آن‌قدر تغییر می‌کنند که این قیود ارضا شود. البته در طول این عملیات، هدف بهینه‌ساز سطح موضوع، مدیریت میزان تغییرات این متغیرهاست به‌طوری‌که این ۱۰ متغیر، حداقل فاصله را از مقادیر اولیه ورودی بگیرند. بهینه‌ساز سطح موضوع یک بر اساس ‏معادله ۴-۲ عملیات بهینه‌سازی را انجام می‌دهد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در ‏معادله ۴-۲ زیرنویس sys نشان‌دهنده متغیر واردشده از سطح سیستم و زیرنویس dis1 نشان‌دهنده متغیر در حال بهینه شدن در موضوع اول است. البته در هر تکرار در سطح سیستم، مقادیر چهار جرم محاسبه‌شده در موضوع اول و چهار جرم پیشنهادی توسط سطح سیستم، به‌عنوان بخشی از قیود در سطح سیستم در نظر گرفته شدند و این یعنی اینکه قید سیستم زمانی کاملاً ارضا می‌شود که این هشت جرم (چهار جرم موضوع و چهار جرم سیستم) دوبه‌دو با یکدیگر برابر شوند.
به‌طور مستقل نیز در موضوع دوم این ده متغیر از سطح سیستم به‌عنوان ورودی وارد می‌شوند و در ادامه پنج متغیر مربوط به طراحی زاویه فراز به آن‌ها ملحق می‌شوند. حالا چهار جرم ورودی به این موضوع، به‌صورت پارامتر فرض شده و به کمک ۱۱ متغیر باقیمانده عملیات طراحی زاویه فراز و شبیه‌سازی مسیر انجام می‌شود. اگر قیود این موضوع که بخشی از آن‌ها شامل رسیدن به‌سرعت مداری موردنیاز با حداکثر خطای یک درصد، رسیدن به ارتفاع مداری موردنیاز با حداکثر خطای ۳ درصد و حداقل کردن سرعت عمودی هنگام تزریق (یا به‌عبارتی‌دیگر به نزدیک صفر رساندن زاویه مسیر) ارضا نشد، آن ۱۱ متغیر تغییر می‌کنند تا نهایتاً قیود برآورده شوند. البته تابع هدف سطح موضوع دوم وظیفه دارد این تغییرات را به حداقل کاهش دهد تا زیاد از مقادیر اولیه فاصله نگیریم. اساس بهینه‌سازی موضوع دوم بر پایه معادله ۴-۳ است.

در این رابطه سرعت نهایی حامل در دستگاه اینرسی برحسب متر بر ثانیه، ارتفاع نهایی حامل از سطح زمین برحسب کیلومتر و سرعت حامل در راستای عمود بر جهت تزریق برحسب متر بر ثانیه است. سایر متغیرها در قید نیز مربوط به طراحی برنامه زاویه فراز بوده و در‏ شکل۴-۵ نشان داده شده‌اند.
متغیرهای طراحی برنامه زاویه فراز
در ادامه میزان فاصله گرفتن متغیرهای موضوع اول و همچنین میزان فاصله گرفتن متغیرهای موضوع دوم از مقادیر پیشنهادی سیستم به‌عنوان قید به بخش قیود بهینه‌ساز سطح سیستم می‌رود و در کنار ۴ قید جرمی دیگر که پیش‌تر به آن اشاره شد، قرار می‌گیرد. عملیات تکرار آن‌قدر انجام می‌شود که مقادیر فاصله گرفته‌شده به صفر برسد و جرم‌ها نیز برابر گردند. ضمن آن‌که در طول همه این روندها، تابع هدف سطح سیستم، وظیفه دارد جرم اولیه پرتاب را به حداقل برساند و مدیریت تغییر متغیرهای سطح سیستم با این هدف در کنار برآورده شدن قیود صورت می‌گیرد.(‏معادله ۴-۴)

در این رابطه قطر مرحله اول حامل، قطر مرحله دوم حامل، جرم بلوک اول خشک شتاب‌دهنده و جرم بلوک دوم خشک شتاب‌دهنده می‌باشد. مقادیر در نظر گرفته شده برای حداقل جرم­های خشک شتاب­دهنده با نگاه آماری تعیین شده ­اند. ها نیز اختلاف جرم‌های سطح سیستم و موضوع اول هستند.
‏ شکل۴-۶ روندنمای کلی روند طراحی بهینه مشارکتی حامل را نشان می‌دهد.