ASTOS

 

ASTOS® – AeroSpace Trajectory Optimization Software

ASTOS uzay ve hava araçları için 3-DOF ve 6-DOF dereceli diferansiyel denklemler bulunan genişletilmiş bir kullanıcı kütüphanesi içermektedir. Bunlar; uzay-hava aracı sınır koşulları, yörünge kısıtları ve amaç fonksiyonlarıdır. ASTOS kütüphanesi kullanılarak fırlatma ve atmosfere dönüş araçlarını modellemek için kullanıcıdan herhangi bir kod yazımı beklenmemektedir. Bununla beraber birçok araç ve görev kullanıcıya sağlanmaktadır.

Öne Çıkan Özellikleri:

  • Konvansiyonel ve gelişmiş çoklu kademeli fırlatma araçlarının istenen herhangi bir hedef yörüngeye tek ya da çift yararlı yük çıkarması
  • Atmosfere dönüş aracı referans yörünge tasarımı
  • 6 serbestlik derecesi (6-DOF) formülasyonu ve küresel geçerlilikte üs kullanımı sağlanması
  • Yörünge transfer görev tasarımı
  • Yörünge optimizasyonu içeren tüm görevlerin oluşturulması
  • Ariane 4LP, Ariane 5, Saenger ve diğer fırlatma araçlarının yapısal, tahrik veya itici güç içeren ve aerodinamik verilerin sağlanması

ASTOS screenshot

 

 

ASTOS Model Kütüphanesi birçok sınıftan oluşmaktadır. Bu sınıflar tek başına kullanılabildiği gibi fizik kuralları ihlal edilmedikçe birbirleri ile beraber çalışacak şekilde de çalışabilmektedir.

Araç Bileşenleri

Araç kütlesi tanımlamaktan, çift yakıt tankı kademelerinin optimize edilebilir doldurma oranına kadar olası araç detaylarının tüm sınıfları bu bölümdedir. ASTOS; yakıt tankı boyutlandırması, kademe boyutlandırması vb. özellikler ile isteğe bağlı benzer fırlatma aracı tasarımını yapılabilir kılmaktadır.

Aerodinamik Konfigürasyonlar

  • Hücum açısına bağlı konvansiyonel fırlatma araçlarının asimetrik ve simetrik olmayan aerodinamik özellikleri
  • Kanatlı araçlar için 6 serbestlik derecesine kadar Mach sayısına, hücum açısına ve isteğe bağlı irtifaya bağlı Mach- Alfa aerodinamiği.
  • İsteğe bağlı indirgenmiş sürükleme katsayısı
  • İstenilen aerodinamik yapının gövde merkezli ya da aerodinamik çerçevede tanımlanabilmesi

İtki Sistemleri

Geniş çeşitlilikte itki ve tahrik sistemleri ile birlikte optimize edilebilir kontrol ve parametre sağlaması. Buna ek olarak optimizasyon sürecinde ASTOS, kullanılmamış yakıtı da dikkate alarak işlem yapmaktadır.

  • İtkinin vakum itkisi ya da kütle akışı tablo girdisiyle ile modellenebilmesi
  • ISP’nin zamana, yüksekliğe, çevre basıncına bağlı, ek olarak kütle akışı zamana bağlı modellenebilmesi
  • Yakıt kontrolü olan ve yeniden başlatılabilir roketlerin, sabit ISP ve maksimum kütle akışı ile tanımlanabilmesi
  • Yakıt kontrollü roketlerden türetilen basit roket tasarımları
  • Çift kütle akışlı çeşitli roket tasarımları
  • İrtifa, dinamik basınç, hücum açısı ve ortam basıncına bağlı çeşitli hava emmeli motor tipleri
  • Tamamen kullanıcı tanımlı itki mekanizması tasarımları

Dinamik

Altı farklı hareket denklemi setinden oluşan dinamiklere dâhil tamamen 6 serbestlik dereceli hareket için özel bir set mevcuttur. Her faz başka bir dinamik sistem tarafından kullanılabilir.

  • Dünya merkezli pozisyon vektörü ile referans hızı
  • Dünya merkezli pozisyon ile uçuş yörünge hızı
  • Rotasyonel hareket denklemleri ile 6-DOF uçuş yörünge hızı
  • Bozuntulu ya da bozuntusuz Kepler yörünge elemenları
  • Ekvatoral yörünge elemanları

Yönelim Kontrol

Araç kontrolü için üç farklı seçenek sağlanmaktadır. Her faz başka bir yönelim kontrolü ile kullanılabilir

  • İndirgenmiş ve tam Euler açı kontrolü
  • İndirgenmiş ve tam aerodinamik açı kontrolü
  • Yük faktörü kontrolü

Amaç Fonksiyonları

Fırlatma ve atmosfere yeniden giriş için birçok amaç fonksiyonu içermektedir.

  • Maksimum yararlı yük
  • Maksimum son kütle
  • Maksimum son değer
  • Minimum yakıt harcaması
  • Maksimum eğiklik açısı değişimi ve maksimum yükseliş eğimi değişimi için eş zamanlı çift amaç fonksiyonu
  • Minimum tümleşik ısı yükü
  • Maximum çapraz ve aşağı açıklık
  • Chebychev amaç fonksiyonu

Kısıtlar

Toplamda 90’dan fazla tipik görev ve araç kısıtı mevcuttur. Her kısıt kullanıcı tarafından birden fazla şekilde kullanılabilir.

Gezegen Modelleri

Gerekli tüm parametreler gezegen özelliklerinden değiştirilebilir. Bu sayede Dünya dışı gezegenler de modellenebilmektedir.

Atmosferik Modeller

Fırlatma alanlarına göre atmosfer modelleri GRAM atmosfer modeli ve US Standard atmosfer modeline göre türetilmektedir. Girdi tabloları yoğunluk, basınç ve ses hızını irtifaya bağlı bir fonksiyon olarak

Rüzgar Modelleri

Silindirik ve Kartezyen koordinatlarda irtifanın bir fonksiyonu olarak rüzgâr alanları oluşturulabilir.

 

Üç temel görev senaryosu ASTOS ile birlikte verilmektedir. İki fırlatma uygulaması konvansiyonel roket tipleri için ve gelişmiş fırlatma araçları için mevcuttur. Gelişmiş fırlatmada isteğe bağlı yatay fırlatma ve hava emmeli motor kullanımı mevcuttur. Son olarak da atmosfere yeniden giriş uygulaması, başlangıç koşulları için geniş bir esneklikte sunulmuştur.

Geniş ölçekte yörünge transfer görevleri (Aeroassisted transferler ve düşük-itki transferleri) analiz edilebilir ve optimize edilebilir.

Model kütüphanesindeki modeller temel alınarak, tüm ASTOS uygulamalarında;

  • Optimal yönelim kontrolü ve optimal dizayn parametrelerini
  • Birden fazla farklı amaç fonksiyonlarından birinin minimizasyonunu

kolayca gerçekleştirebileceksiniz.

Optimal yörüngeler için 90’dan fazla yörünge kısıtlı ve sınır kısıtı ile yörünge kısıtlandırılabilmektedir.  100’den fazla yörünge parametresi program tarafından otomatik olarak oluşturulabilmektedir.

Tüm ASTOS uygulamaları nesne yönelimli olarak ASTOS Model Kütüphanesi’nde yer almaktadır. Modern yazılım mimarisi uygulamaları kolayca hazırlamaya ve kullanıcıyı hiç zorlamadan analizlerini gerçekleştirmesini sağlamaktadır. ASTOS’u kullanmak herhangi bir programlama becerisi gerektirmemektedir.

Kullanıcı tarafından herhangi bir değer girilmedikçe ilgili dinamik sistem, kontrolleri, kısıtları ve amaç fonksiyonları otomatik olarak oluşturulmaktadır. Özgün ve karmaşık yapısı ile “Plausibility Check” sistemi başlangıç koşullarında kullanıcı tarafından yapılan hatalı girişleri belirlemekte ve uyarı vermektedir.

Optimizasyon için otomatik başlangıç koşulu tahminleri, görev özelliğine göre mevcuttur.

Model parçaları, araç kademeleri, aerodinamik özellikler ya da itki sistemlerinde kullanımında herhangi bir yazılımsal kısıt bulunmamaktadır.

 

Çoklu 2B Grafiği

Multiple 2D plot

Veri Alma 

Data Extraction

Harita Grafiği

Map Plot

 Uydu Görünümü

Satellite View

 3B Harita Grafiği

3D Map Plot

 Yer İstasyonu Kapsama Alanı

Station Coverage

 Optimizasyon Geçmişi

Optimization History

 Batch Modu Dağılımı

Distribution

 Law Gridleri Kontrolü

Control Law Grids

 

ASTOS geniş bir aralıkta problemlerin model tanımlaması için kullanıcı tanımlı veri tabanlarını desteklemektedir. Bu sayede kullanıcıya özgü, özel bir aracın tanımlaması yapılabilmektedir.

ASTOS Model Veri Tabanı

ASTOS, Ariane 4, Ariane 5 ve TSTO aracı Saenger için genişletilmiş veritabanı ile birlikte gelmektedir. Proton, Rockot, Delta II, Longmarch ve H2 araçları için de modeller sunulmaktadır. Bu araçlar için aerodinamik ve itki modelleri test amaçlıdır.

Araç bileşenlerinin yanı sıra ASTOS, gezegenler, atmosfer ve rüzgâr modelleri gibi fırlatma ve iniş alanlarını da kullanıma hazır şekilde sunmaktadır.

ASTOS Görev Taslakları

Gerçek bir veri tabanı olmamasına rağmen, ASTOS test senaryoları için taslaklar sunulmuştur. Yeni bir görev oluşturmak ya da mevcut bir görevi ilerletmek için bu taslaklar kullanılabilmektedir.

 

Donanım Gereksinimleri

ASTOS en az 758 MB RAM’e sahip grafiksel bir iş istasyonu ya da PC üzerinde çalıştırılabilir. 500 MB disk alanı ve yüksek çözünürlüklü ekrana ihtiyaç duyar.

Yazılım Gereksinimleri

ASTOS Java Runtime Environment (JRE) ile çalışmaktadır. JRE yazılım ile birlikte gelmektedir

Üçüncü Parti Yazılım Desteği

Lineer olmayan programlama çözücüleri SNOPT, SLLSQP ve SOCS üçüncü parti yazılımlardır. Bu yazılımlar ASTOS ile birlikte satın alınabilir. Eğer halihazırda SNOPT lisansınız var ise bu lisansı ASTOS ile kullanabilirsiniz. SOCS ise Boeing Şirketi tarafından lisanslandırılmaktadır. Üçüncü parti yazılımlar için lütfen bizimle iletişime geçiniz.

Standart Yükleme Platformları

Win XP/Vista/7’de desteklenmektedir. LINUX 2.x, Apple Mac (INTEL) MAC OSX ise test edilmiştir fakat yazılım yüklemesi desteklenmemektedir.