Suborbital Spaceplane Ascent Trajectory Optimization Using Simulated Annealing Technique

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Rasila, Antti
dc.contributor.author Nyman, Leo
dc.date.accessioned 2017-05-11T10:31:31Z
dc.date.available 2017-05-11T10:31:31Z
dc.date.issued 2017-05-08
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/26141
dc.description.abstract Suborbital spaceflight refers to a flight, which climbs above the Karman line, but does not reach orbital velocity. The vehicle descents back to the dense parts of the atmosphere, before completing a full orbit. It is possible, that such flights will become more common in future, since market research has revealed demand for such a service. Increasing number of flights will result in increased demand for trajectory optimization and flight planning software solutions. In this thesis, we will first have a look at the history of suborbital flight. Methods for simulation and modeling of such flights are then introduced. Next, we derive the cost function, which can be used to calculate a cost for a trajectory. This is done with multiobjective optimization, which allows one to set different weight factors to prioritize fuel or flight time savings. The experimental part will first cover building of the simulation and modeling setup used in this thesis. Then, an algorithm based on simulated annealing technique is integrated into the setup. We test the operation of the algorithm using two test setups. The first test is designed to prioritize fuel savings. The second test aims to maximize the sum of kinetic and potential energies, at the end of an ascent trajectory. Based on the results, we conclude that simulated annealing is able to optimize a given trajectory, while taking into account the weighting factors for multiobjective optimization. en
dc.description.abstract Aliorbitaalinen avaruuslento tarkoittaa lentoa, jolla noustaan Karmanin rajan yläpuolelle, mutta nopeus ei saavuta orbitaalista ratanopeutta. Alus laskeutuu takaisin ilmakehän tiheisiin osiin, ennen kokonaista ratakierrosta. On mahdollista, että tällaisten lentojen määrä tulee kasvamaan tulevaisuudessa, koska markkinatutkimukset osoittavat niille löytyvän kysyntää. Lentojen yleistyessä myös tarve lentoradan optimoinnille ja lennonsuunnitteluohjelmistoille kasvaa. Tässä työssä luodaan ensin katsaus aliorbitaalisten lentojen historiaan, jonka jälkeen tarkastellaan kyseisten lentojen simulointiin ja mallinnukseen käytettäviä menetelmiä. Tämän jälkeen kuvataan kustannusfunktio, jolla mielivaltaiselle nousuvaiheen lentoradalle voidaan laskea kustannus monitavoiteoptimointia varten. Painotuskertoimien avulla optimoinnissa tullaan painottamaan erilaisia asioita, esimerkiksi polttoaineen tai lentoajan minimointia. Kokeellisessa osassa kuvataan ensin tässä työssä käytetyn simulaation ja mallinnuksen rakentaminen. Siihen yhdistetään optimointia varten simuloidun jäähdytyksen algoritmi. Algoritmin toimintaa testataan kahdella koejärjestelyllä, joista ensimmäinen painottaa polttoaineen säästämistä ja toinen aluksen kineettisen ja potentiaalienergian summan maksimointia nousuvaiheen lopussa. Tuloksista havaitaan, että simuloitu jäähdytys kykenee optimoimaan lentorataa annetun painotuksen mukaisesti. fi
dc.format.extent 79
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Suborbital Spaceplane Ascent Trajectory Optimization Using Simulated Annealing Technique en
dc.title Aliorbitaalisen avaruuslentokoneen nousuvaiheen lentoradan optimointi simuloidun jäähdytyksen avulla fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword avaruuslento en
dc.subject.keyword aliorbitaalinen en
dc.subject.keyword lentoradan optimointi en
dc.subject.keyword simuloitu jäähdytys en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201705114621
dc.programme.major Avaruustiede ja -tekniikka fi
dc.programme.mcode ELEC3039 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Praks, Jaan
dc.programme NanoRad - Master’s Programme in Nano and Radio Sciences (TS2013) fi
dc.ethesisid Aalto 9324
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account