استفاده از روش فيلتركالمن جهت تخمين آني شارحرارتي روي مرز متحرك در مواد فداشونده تجزيه‌پذير

Kalman filter for estimating heat flux on moving-ablating- dispensing surface

در سيستم هاي پرتابه به علت بالا بودن سرعت ورود به جو در اثر فشرده شدن مولكول هاي هوا و امواج ضربه اي قوي در جلوي پرتابه گرمايش آيروديناميكي شديدي به وجود مي‌آيد. استفاده از پوشش مواد فداشونده روي سازه اصلي مستلزم مدلسازي مناسب جهت تعيين شار حرارتي در مرز است كه اندازه گيري آن به صورت مستقيم امري غير ممكن يا بسيار دشوار است. در كار حاضر، تخمين شار حرارتي به روش فيلتر كالمن انجام مي‌شود كه به علت تخمين آني شار حرارتي محل بهينه حسگرهاي دمايي را در يك مرز متحرك در اختيار قرار مي دهد. علاوه بر اين از نتايج كار حاضر مي توان در طراحي حسگرهاي شارسنج استفاده نمود. نتايج روش كنوني براي تعيين موقعيت بهينه سه حسگر دمايي در مرز متحرك فداشونده و ازبين بردن اغتشاشات در لحظه سوختن حسگر براي تخمين دقيق تر شار حرارتي ارايه مي شود.

In rocket systems, the re-entry speed to atmosphere is very high which leads to compression of air molecules and appearance of strong bow shock waves in the leading edge; consequently, this yields aerodynamic heating. Using ablating-dispensing materials on the leading edge surfaces, it is important to accurately determine heat flux on these moving boundaries. Measuring heat flux directly is very difficult or impossible in some situations. In the present study, the online Kalman filtering is used to determine heat flux accurately. Since the heat flux is estimated in online (non-iterative) fashion, the optimum location of temperature sensors can be effectively determined. In addition, the results of this study can be used to design heat flux sensors. In this paper, the optimum locations of three temperature sensors are calculated on the basis that the disturbances occur due to burning of sensors are reduced. More robust solutions are obtained for heat flux on the ablating surfaces.