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Optimización de diseño multi-objetivo y multi-disciplinaria y evaluación multi-atributo de motores de cohete híbridos utilizados para un módulo lunar tripulado

Autores: Liu, Yang; Li, Xintong; Wang, Pengcheng; Zhang, Xiaotian; Zhu, Hao; Cai, Guobiao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Optimización de diseño multi-objetivo y multi-disciplinaria y evaluación multi-atributo de motores de cohete híbridos utilizados para un módulo lunar tripulado


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Propuesto
Optimización
Diseño
Motores de cohetes híbridos
Atributos
Evaluación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 40

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento propuso un método de optimización de diseño multidisciplinario y multiobjetivo, así como un método de evaluación multiatributo para la etapa de descenso del módulo lunar tripulado. Se establece un modelo de diseño del sistema considerando múltiples disciplinas como propulsión, estructura, trayectoria y costo. Con el objetivo de minimizar la masa, minimizar el costo y maximizar el incremento de velocidad, se optimizó el esquema general para motores de cohete híbridos al alterar varias formas de grano y sistemas de alimentación, actuando como un esquema de propulsión alternativo para el módulo lunar tripulado. Bajo las mismas condiciones de diseño, se estudió el esquema óptimo de motores de cohete híbridos considerando atributos continuos y discretos, y se comparó con el de motores de cohete líquidos para elucidar las características de los motores de cohete híbridos para la exploración del espacio profundo. Los resultados mostraron que los resultados de evaluación obtenidos al considerar solo atributos continuos eran diferentes de aquellos al considerar tanto atributos continuos como discretos. El esquema de propulsión líquida con oxígeno líquido/queroseno es superior a los esquemas de propulsión híbridos debido a su excelente costo y rendimiento de impulso específico cuando solo se consideran atributos continuos. Sin embargo, los motores de cohete híbridos han mostrado un buen rendimiento en términos de operabilidad, fabricabilidad, seguridad y protección ambiental. Por lo tanto, después de introducir atributos discretos, los esquemas de propulsión híbridos muestran un mayor potencial. En resumen, basado en el método de evaluación multiatributo que considera atributos integrales, el motor de cohete híbrido provisto de grano tubular y sistema de alimentación por presión de gas fue considerado como el sistema de propulsión óptimo para el módulo lunar. Además, el análisis paramétrico mostró que el diámetro exterior del grano de combustible, el empuje de diseño inicial y la relación inicial de oxígeno a combustible tenían una influencia significativa en el rendimiento del motor de cohete híbrido para el módulo lunar, y en particular, el efecto del diámetro exterior del grano de combustible fue superior al 50%.

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