Multidisciplinary Design Optimization of a Re-Entry Spacecraft via Radau Pseudospectral Method
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Notice bibliographique
Résumé
The design and optimization of re-entry spacecraft or its subsystems is a multidisciplinary or multiobjective optimization problem by nature. Multidisciplinary design optimization (MDO) focuses on using numerical optimization in designing systems with several subsystems or disciplines that have interactions and independent actions. In the present paper, the system-level optimizer, trajectory, geometry and shape, aerodynamics, and aerothermodynamics differential equations, are converted to algebraic equations using the Radau pseudospectral method (RPM) since a spacecraft is a nonlinear, extensive, and sparse system. The solution to the problem with the help of MDO is reached by iterating all the disciplines together; one can simultaneously enhance the design, decrease the time and cost of the entire design cycle, and minimize the structural mass of a re-entry spacecraft. Considering various methods presented in earlier research works, a combined and innovative all-at-once (AAO), RPM-based MDO method, including the key subsystems in the design process of a re-entry capsule-shape spacecraft with a low lift-to-drag ratio (L/D), is presented. Considering the applicable state and control variables, various constraints, and parameters applied to several geometric shapes of a blunt capsule and using Apollo’s aerodynamic and aerothermodynamic coefficients, the optimized dimensions for a re-entry spacecraft are presented. The introduced optimization scheme led to a 17% mass reduction compared to the original mass of the Apollo vehicle. Fast computing and simplified models are used together in this method to analyze a wide range of vehicle shapes and entry types during conceptual design.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle