The line-of-sight (LoS) pointing and stability requirements of Earth observation satellites are becoming increasingly stringent. The microvibrations that disturb the LoS are therefore no longer negligible, and many studies are focusing on the estimation of these microvibrations and on mitigation strategies, on platform and payload levels. Disturbances of the LoS can be seen by image processing algorithms that provide high-frequency information. In this paper, a novel method is proposed to fuse these optical data with inertial data using a Kalman filter to obtain the best LoS estimation. To demonstrate the performances of this fusion, a simulation tool is developed on Matlab/Simulink and three estimators, corresponding to three image processing techniques (fixed scene, scrolling scene and scene tracking) are tested. The stabilization of the LoS is performed by adding a fast-steering mirror in the optic path of the telescope. Results indicate that the fusion with optical data enables to include in the LoS estimation the instrument motion, which can differ from the platform motion at high frequencies. Using this estimation, stabilization results are approaching the challenging pointing requirements. / Siktlinjens (LoS) peknoggrannhet och stabilitetskrav för jordobservationssatelliter blir allt striktare. Mikrovibrationerna som stör LoS är därför inte längre försumbara, och många studier fokuserar på uppskattningen av dessa mikrovibrationer samt på strategier för att minska dessa, både plattforms- och nyttolastnivåerna. Störningar i LoS kan ses av bildbehandlingsalgoritmer som ger högfrekvent information. I detta arbete föreslås en ny metod för att slå samman optiska data med tröghetsdata med hjälp av ett Kalman-filter för att uppnå bästa LoS-uppskattning. För att visa prestandan för denna datasammanslagning utvecklades ett simuleringsverktyg i Matlab/Simulink och tre uppskattningsalgoritmer, motsvarande tre bildbehandlingstekniker (fast scen, rullningsbild och scenspårning), testades. Stabiliseringen av LoS utförs genom att lägga till en snabbspegel i teleskopets optiska väg. Resultaten visar att sammanslagningen med optisk data gör det möjligt att inkludera instrumentets rörelse i LoS-uppskattningen, som kan skilja sig från plattformens rörelse vid höga frekvenser. Med hjälp av denna uppskattning närmar sig stabiliseringsresultaten de utmanande pekkraven.

In this report, the conceptual design of an unmanned aerial vehicle (UAV) and aerodynamic analysis is treated. The project was split into two groups, one group would do the aerodynamic analysis, and the other group would do the performance analysis. The plan was to create a UAV capable of surveying life stock, large farmlands, wildlife, and also reindeer husbandry. This demanded that the aircraft had to be able to easily launch from all types of locations. To solve this the plane was designed for vertical take-off and landing capabilities (VTOL).  The study includes the selection and performance testing of an airfoil, aerodynamic performance of the wing, and the wing's geometry. It also includes stability analysis, structural design, and CAD creation. The majority of this work was done by combining the usage of the design tool XFLR5 with CAD from Solid Edge and equations done in MATLAB. The aircraft accomplishes our goals to have it be VTOL functional. It has a flight time of over 2 hours and weighs less than 5 kg. Its cruise speed lies at 12 m/s. It is also possible to create a detailed design and to produce the aircraft with relative ease and low cost. Its dynamic stability is however not optimized and further work is needed if optimized stability is desired.

The cooling system is a crucial part for helicopter operations. Withoutit, hovering flight could not be operated. The cooling system for the maingearbox of a helicopter is composed of radiators and a fan. A fan is anaerodynamic body and as such it can be improved in terms of aerodynamicefficiency. Therefore di↵erent parameters need to be taken into account whendesigning a new axial fan to have good aerodynamic performance. Simulationshave been carried out to investigate the e↵ects of these parameters andcome up with an optimal design based on the study requirements. The fanhas to enable the cooling system to evacuate an amount of thermal power sothat the helicopter can take o↵ with high outside temperatures. This optimaldesign has shown an increase of the mass flow rate up to a factor of abouttwo for a given pressure loss compared to the original fan. / Kylsystemet är en avgörande del för en helikopters drift. Utan den kan helikoptern inte hovra. Kylsystemet för huvudväxeln hos en helikopter består av radiatorer och en fläkt. En fläkt är en aerodynamisk kropp och kan därför förbättras gällande aerodynamisk effektivitet. Därför måste olika parametrar övervägas när man utformar en ny axialfläkt för att få god aerodynamiskprestanda. Simuleringar genomfördes för att undersöka effekterna av dessa parametrar och komma fram till en optimal utformning baserad på undersökningskraven. Denna optimala utformning har visat en ökning av massflödet upp till en faktor på cirka två för en given tryckförlust jämfört med den ursprungliga fläkten.

This paper presents the work from a Master thesisat Bauhaus Luftfahrt (Munich, Germany) about subsystemdesign and analysis for electric commercial aircraft, particularlythe assessment of a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) powering a fullelectric subsystem architecture. The different components of theSOFC system architecture are modelled and assessed with theOpenMDAO framework. They are then assembled together toassess the performance of the whole SOFC system architecture,the main goal being to replace the conventional Auxiliary PowerUnit (APU) on the ground and to provide energy to all thesubsystems (e.g. flight controls, air conditioning, ice and rainprotection among others) of the aircraft during flight andground operations. The mass of the different components of theSOFC system is calculated, and a 2% operational empty massincrease is assumed for subsystem electrification. The resultsshow a kerosene block fuel reduction of 2.1% compared to theconventional baseline aircraft. / Denna uppsats presenterar arbetet från ett examensarbete på Bauhaus Luftfahrt (Munchen, Tyskland) om delsystemdesign och analys för elektriska kommersiella flygplan, särskilt bedömningen av en solidoxidbränslecell (SOFC) som driver en fullständig elektrisk delsystemarkitektur. De olika komponenterna i SOFC-systemarkitekturen modelleras och utvärderas med ett Open MDAO-ramverk. Sedan monteras komponenterna ihop för att utvärdera prestandan för hela SOFC systemarkitekturen, där huvudmålet var att ersätta den konventionella hjälpkraftenheten (APU) på marken och att förse alla delsystem med energi (t.ex. flygkontroller, luftkonditionering, is och regnskydd, med mera) av flygplanet under flygning samt markoperationer. Massan för de olika komponenterna i SOFC systemet beräknades, där en ökning av 2% operationell tom massa antogs för delsystemelektrifiering. Resultaten visade en bränslereduktion av fotogenblock på 2,1% jämfört med det konventionella flygplanet.

Airships were very popular 90 years ago with, for example, german Zeppelins. Now theyare back for several reasons, like their low energy consumption.But there are also still many problems to deal with like their sensitivity to wind gusts.In addition, the airships need more studies to improve their flight mechanics and sensitivityto the wind.This degree project, done with the French Aerospace Lab ONERA in Lille, studies a specificairship which is 5mlong and 1.7mwide. First, the airship is studied without wind to determineaerodynamic coefficients and added masses. Then, the model is confronted to experiments withwind gusts. / Luftskepp var mycket populär för 90 år sedan, till exempel med tyska Zeppelinare. Nu ärde tillbaka av flera skäl, som deras låga energiförbrukning.Men det finns fortfarande många problem att hantera som deras känslighet för vindbyar.Dessutom behöver luftskeppen fler studier för att förbättra sina flygegenskaper och vindkänslighet.Detta examsarbete, utfört vid den franska institutionenONERAi Lille, studerar ett specifiktluftskepp som är 5 m långt och 1.7 m brett. Först, studeras luftskeppet utan vind för attbestämma aerodynamiska data och tröghetsegenskaper. Sedan genomförs experiment därmodellen utsätts för vindbyar.

Typical propulsion systems for space transportation involve the ejectionof mass for momentum gain. Solar sails remove the requirement forpropellant mass by obtaining their momentum from solar photons, whichrequires large surface area and very low mass. In this way solar sailcraftgenerate constant accelerations, in contrast with the impulsive thrust ofchemical rockets. This enables new families of orbits and presents a newchallenge for optimization and control. This study presents a summary ofproven solar sail technology and investigates minimum-time trajectoriesto and from Mars. This optimization is carried out in two phases, usingan energy rate-maximizing algorithm for planetary escape and sparse nonlinearprogramming for the interplanetary segment. The results provideupper bounds for minimum-time transfers and are then compared to possiblesail sizes and sailcraft masses. This in turn may inform the designand selection of future missions for materials exchange during explorationor settlement efforts. / Typiska framdrivningssystem för rymdtransport involverar utkast av massa för momentum förstärkning. Solsegelr tar bort kravet på drivmassagenom att ta kraft från solfotoner, vilket kräver stor yta och mycket lågmassa. På detta sätt genererar solsegelfarkoster konstant acceleratione, i motsats till kemiska raketers impulsiva dragkraft. Detta möjliggör nya familjer av banor och utgör en ny utmaning för optimering och kontroll. Denna studie presenterar en sammanfattning av beprövad solsegel teknologi och undersöker minimitidsbanor till och från Mars. Denna optimering utförs i två faser med hjälp av en algoritm som maximerar energiökningen för planetflykt gles gles olinjär programmering (eng: sparse nonlinear programming)för det interplanetära segmentet. Resultaten ger övre gränser för minimal tid för resorna och jämförs sedan med möjliga segelstorlekar och massor för segelfarkosterna. Detta kan i sin tur ge information om utformningen och valet av framtida rymdfärder för lasttransporter vidutforskning eller bosättning.

This Master thesis report contains a complete attitude and orbit control analysis for solar sail spacecraft in the Circular-Restricted-3-Body-Reference frame. The overall goal of the project is to drive one solar sail from the edge of the Earth Sphere of Influence to a vicinity of the sub-Lagrange1 point. First, a trajectory control optimization has been performed using a direct transcription method to find an optimal control to guide the solar sail to a neighborhood of the sub-Lagrange 1 point. Then, the stability of the artificial equilibrium points in the Sun-Earth system has beeninvestigated. Two options are detailed in the following study: Halo orbits which correspond to periodic motion, and the implementation of a PD-controller on the solar sail normal vector to make any artificial equilibrium point asymptotically stable. An attitude control analysis study has been performed to estimate the needed torques for all the mission phases. This report is one of the first step for Space sunshade missions in the vicinity of the sub-Lagrange 1 point. / Detta examensarbete innehåller en komplett AOC-analys för solsegel i CR3B-referenssystemet. Projektets huvudsakliga mål är att driva ett solsegel från kanten av jordens influenssfär till en närhet av sub-Lagrange 1-punkten. Först utfördes en banoptimering med hjälp av den direkta transkriptionsmetoden för att en optimal kontroller för att guida solseglet till en omgivning av sub-Lagrange 1-punkten. Sedan undersöktes den artificiella jämviktspunktens stabilitet i sol-jordsystemet. Två alternativ är beskrivna i den följande studien: Halo-omloppsbanor, vilka utgörs av en periodisk rörelse, och implementationen av en PD-kontroller på solseglets normalvektor för att göra varje artificiell jämviktspunkt asymptotiskt stabil. Dessutom utfördes en analys på attitydkontrollen för att estimera vilka moment som behövs för alla uppdragets faser. Denna rapport är en av de första stegen i att skugga jorden genom användningen av solsegel i en närhet sub-Lagrange 1-punkten.

Denna rapport utgör ett examensarbete på institutionen för Teknisk mekanik på Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Syftet med denna studie är att tillföra ett underlag för Kungliga Tekniska Högskolan vad gäller val av färdsätt för regionala tjänsteresor utifrån tid, kostnad, säkerhet, arbetsmiljö och miljöpåverkan. Resor mellan Stockholm och utvalda svenska städer genomfördes för datainsamling till studien. Under dessa resor registrerades position utifrån vilken energiförbrukning och motsvarande utsläpp kunde beräknas. Under resorna mättes även vibrationer och ljudnivå för utvärdering av arbetsmiljö. Generellt kan det konstateras att resa med flyg är snabbast. När det gäller kostnad är samåkning med maximalt antal passagerare i bil billigast. För övriga färdmedel varierar biljettpriserna mycket beroende på efterfrågan av en viss rutt, och det går inte att dra några slutsatser om huruvida biljetter med ett visst företag är billigare än för ett annat. Alla undersökta färdmedel ansågs vara säkra att resa med, men bil är minst säker utav samtliga. Vibrationsmätningar genomfördes inte under flygresor, men generellt är resor med tåg, bilar och bussar av särskild risk för lågfrekventa vibrationer som kan leda till illamående. För de resor där mätningar genomfördes kan det konstateras att SJ Snabbtåg inte uppvisade lågfrekventa svängningar i samma utsträckning som övriga fordon, och därmed kan antas vara av lägre risk för åksjuka. Alla undersökta färdmedel uppfyllde Arbetsmiljövärkets krav på buller. Tåg och elbil var de fordon med lägst utsläpp per passagerare förutsatt att använd el härstammar från nordisk eller svensk elmix. Miljöpåverkan av kärnavfall i samband med produktion av kärnkraft har ej tagits hänsyn till i denna studie. Energiförbrukningen per passagerare var i samma storleksordning för samtliga undersökta fordon, men generellt lägst för buss. Såväl utsläpp som energiförbrukning per passagerare är givetvis som lägst då fordonet är fullsatt, vilket inte var fallet under de genomförda resorna. / This report is a degree project at the Department of Engineering Mechanics at KTH Royal Institute of Technology in Stockholm. The purpose of this study is to provide a basis for KTH regarding the choice of mode of transportation for regional business travel with regards to time, cost, safety, work environment and environmental impact. Travels between Stockholm and a selection of Swedish cities was carried out for data collection for the study. During these trips the position of the route was recorded, on the basis of which energy consumption and corresponding emissions could be calculated. Vibrations and noise levels were also measured for evaluation of the work environment. In general, it can be concluded that air travel is the fastest. When it comes to cost, carpooling with the maximum number of passengers is the cheapest. For other means of transport, ticket prices vary greatly depending on the demand for a particular route, and it was not possible to draw any conclusions as to whether tickets with one company were cheaper than for another. All examined means of transportation were considered safe to travel with, but car is the least safe of them. Vibration measurements were not performed during air travel, but in general travel by train, car and bus is of particular risk for low-frequency vibrations that can lead to nausea. For the journeys where measurements were carried out, it can be concluded that SJ high-speed train did not show low-frequency oscillations to the same extent as other vehicles, and thus can be assumed to be of lower risk of motion sickness. All means of transportation examined met the Swedish Work Environment Authority’s requirements for noise. Trains and electric cars were the vehicles with the lowest emissions per passenger, provided that the electricity used originated from the common Nordic or Swedish electricity markets. The environmental impact of nuclear waste in connection with the production of nuclear power has not been taken into account in this study. The energy consumption per passenger was in the same order of magnitude for all vehicles examined, but generally lowest for buses. Both emissions and energy consumption per passenger are of course the lowest when the vehicle is travelling with the maximum number of passengers, which was not the case during the completed journeys.

The lack of strong measures to avoid the possible fatal consequences of global warming is pushing researchers to look for other alternatives such as geoengineering.Within geoengineering, this study focuses on the space based solar radiation management methods. More precisely, the project evaluates the feasibilityof implementing a space sun shade near the first Lagrangian point in the Sun-Earth system within a thirty year period time from now. The study isstructured in three main blocks: spacecraft configuration, trajectory definition and launch. An analysis looking at the minimum cost system was carried out,starting with the definition of the mass and size of spacecraft. Furthermore, an optimization of the trajectory was developed in order to minimize the traveltime to the vicinity of the Lagrangian point. The shades will be formed by swarms of 10 000m2 solar sails that will cover an area of 6:3 x 1012 m2 witha total mass of around 5:7 x 1010 kg. The sails will be injected into a LEO and will start a trajectory to the vicinity of the first Lagrangian point that willtake around 2.3 years. The total cost of the project is approximated to be 10 trillion dollars. The mission appears to be feasible from a technological pointof view, with some development needed in the attitude control subsystem. The main challenge will be the launch of all the spacecraft. A space mission of thisdimensions has never been attempted before so it will require a big advance from the launch vehicle industry. / Bristen på åtgärder för att undvika de konsekvenser som den globala uppvärmingen leder till, har drivit forskare att leta efter alternativa lösningar, varav geoengineering är en av dem. Denna studie fokuserar på rymdbaserade strålhanteringsmetoder, mer specifikt på hur huruvida implementationer av solparasoller nära Lagrangepunkten L1 i sol-jord-systemet är möjlig eller ej. Studien är strukturerad i tre huvudsakliga block: rymdskeppskonfiguration, banadefinition och uppskjutning. Med målet att minimera kostnaderna, definierades rymdskeppets utforming, massa och storlek. Vidare så, optimerades vägen till närheten av L1 med avseende på att minimera tiden. Solparasollerna kommer vara placerade i svärmar med en area på 10 000m2 vardera, totalt kommer solparasollerna att täcka en yta av 6:3 x 1012 m2 med en total massa på 5:7 x 1010 kg. Solparasollerna kommer skjutas upp till LEO och därefter starta sin resa till närheten av L1, vilket kommer ta cirka 2.3 år. Totala kostanden för projektet uppskattas till 10 billioner dollar. Efter genomförd studie visades projektet vara genomförbart sett från en teknisk synvinkel, men vidare studier behövs göras för att utveckla och fastställa styrsystemet. Huvudutmaningen kommer att vara uppskjutningen av rymdskeppen, då det kräver stora framsteg och utveckling inom rymdindustrin.

No description available.