Integrated Design for Space Transportation System

این کتاب به جنبه های کلی طراحی یکپارچه یک سیستم حمل و نقل فضایی می پردازد که شامل چندین رشته مانند پیشرانه، سازه های وسیله نقلیه، آیرودینامیک، مکانیک پرواز، ناوبری، سیستم های هدایت و کنترل، سیستم های کمکی مرحله، سیستم های حرارتی و غیره است و رویکرد سیستم را مورد بحث قرار می دهد. برای طراحی، تجزیه و تحلیل معاوضه، ملاحظات چرخه عمر سیستم، جنبه های مهم در مدیریت ماموریت، ارزیابی ریسک، و غیره. کتاب های متعددی برای توصیف جنبه های طراحی مناطق مختلف، به عنوان مثال، نیروی محرکه، آیرودینامیک، سازه ها، کنترل و غیره نوشته شده است. .، اما کتابی وجود ندارد که طراحی سیستم حمل و نقل فضایی (STS) را به صورت یکپارچه ارائه کند. این کتاب سعی دارد با پرداختن به رویکرد سیستمی برای طراحی STS، این شکاف را پر کند و جنبه های طراحی یکپارچه، تعاملات بین زیرسیستم های مختلف و وابستگی های متقابل را برجسته کند. تمرکز اصلی بر روی طراحی یکپارچه پیچیده برای رسیدن به یک سیستم حمل و نقل فضایی بهینه، قوی و مقرون به صرفه است. مکانیک مداری ماهواره ها شامل قاب های مختصات مختلف، آشفتگی های مداری و انتقال مداری توضیح داده شده است. برای پرتاب ماهواره ها برای برآورده کردن الزامات ماموریت خاص، به عنوان مثال، محموله / مدار، ملاحظات طراحی، ارائه مراحل گام به گام توضیح داده شده است. روش انتخاب برای پیکربندی وسیله نقلیه پرتاب، مرحله بندی بهینه آن و عواملی که بر عملکرد وسیله نقلیه تأثیر می گذارد خلاصه می شود. تأثیر محیط‌های عملیاتی خارجی، داخلی و پویا که توسط زیرسیستم‌های خودرو تجربه می‌شود و اقدامات اصلاحی مورد نیاز برجسته شده‌اند. استراتژی‌های طراحی ماموریت و تأثیر آن‌ها بر فرآیند طراحی خودرو شرح داده شده‌اند. جنبه‌های حیاتی مختلف زیرسیستم‌های STS مانند مکانیک پرواز، نیروی محرکه، سازه‌ها و مواد، سیستم‌های حرارتی، سیستم‌های کمکی مرحله، ناوبری، هدایت و کنترل و وابستگی‌ها و تعاملات بین آنها پوشش داده شده است. دستورالعمل های طراحی، پیچیدگی محیط پرواز و دینامیک ورود مجدد برای ماموریت های ورود مجدد گنجانده شده است. این کتاب به عنوان یک ابزار طراحی برای هر رشته یا زیرسیستم خاصی مورد هدف قرار نمی گیرد. برخی از معادلات یا عبارات مربوط به طراحی سعی نشده است از اصل اول استخراج شود زیرا این خارج از محدوده این کتاب است. با این حال، عبارات تحلیلی مهم، نمودارها و طرح ها که برای ارائه درک عمیق برای فرآیند طراحی و همچنین درک تعاملات بین زیرسیستم های مختلف ضروری هستند، به طور مناسب گنجانده شده اند.

The book addresses the overall integrated design aspects of a space transportation system involving several disciplines like propulsion, vehicle structures, aerodynamics, flight mechanics, navigation, guidance and control systems, stage auxiliary systems, thermal systems etc. and discusses the system approach for design, trade off analysis, system life cycle considerations, important aspects in mission management, the risk assessment, etc. There are several books authored to describe the design aspects of various areas, viz., propulsion, aerodynamics, structures, control, etc., but there is no book which presents space transportation system (STS) design in an integrated manner. This book attempts to fill this gap by addressing systems approach for STS design, highlighting the integrated design aspects, interactions between various subsystems and interdependencies. The main focus is towards the complex integrated design to arrive at an optimum, robust and cost effective space transportation system. The orbital mechanics of satellites including different coordinate frames, orbital perturbations and orbital transfers are explained. For launching the satellites to meet specific mission requirements, viz., payload/orbit, design considerations, giving step by step procedure are briefed. The selection methodology for launch vehicle configuration, its optimum staging and the factors which influence the vehicle performance are summarized. The influence of external, internal and dynamic operating environments experienced by the vehicle subsystems and the remedial measures needed are highlighted. The mission design strategies and their influence on the vehicle design process are elaborated. The various critical aspects of STS subsystems like flight mechanics, propulsion, structures and materials, thermal systems, stage auxiliary systems, navigation, guidance and control and the interdependencies and interactions between them are covered. The design guidelines, complexity of the flight environment and the reentry dynamics for the reentry missions are included. The book is not targeted as a design tool for any particular discipline or subsystem. Some of the design related equations or expressions are not attempted to derive from the first principle as this is beyond the scope of this book. However, the important analytical expressions, graphs and sketches which are essential to provide in-depth understanding for the design process as well as to understand the interactions between different subsystems are appropriately included.