College of Interdisciplinary Science and Technology

هوا فضا را می توان تجلیگاه آخرین پیشرفت های علوم و فنون دانست. در واقع، هوافضا به دانش بررسی حرکت اجسام در جو و خارج از جو اطلاق می شود. یک مهندس هوافضا به تنهایی قادر نخواهد بود که یک محصول هوافضایی مانند هواپیما را به صورت کامل و با تمام جزئیات طراحی کند، بلکه وی محاسبات لازم را انجام داده و در هر مرحله به منظور تامین اهداف مورد نظر نیازها و موارد گوناگون را به طور دقیق بیان می کند. سپس به منظور تامین این نیازها و الزامات، سایر رشته ها و زمینه های علمی و فنی وارد عرصه همکاری می شوند. بخش قابل توجهی از صنعت هوافضا با بخش دفاعی و نظامی مرتبط است. این صنعت را می توان در زمره صنایعی از کشور دانست که کار علمی و پژوهشی در آن نسبت به سایر صنایع موجود در کشور، وضعیت قابل قبولی داشته و از حیث ارتباط میان صنعت و دانشگاه نیز در جایگاه نسبتاً مناسبی قرار گرفته است. در این رشته، تسلط بر دروس مکانیک، ریاضیات و فیزیک و همچنین نرم افزارهای مرتبط با رشته هوافضا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. جدول گرایش های گروه مهندسی هوافضا در مقاطع ارشد و دکتری به شرح ذیل می باشد:

گرایش سازه:

 گرایش سازه های هوافضایی یکی از مهم ترین گرایش های رشته مهندسی هوافضا می باشد که ماموریت آن، طراحی سازه وسیله پرنده هوافضایی است، به طوریکه بتواند استحکام خود را در برابر بارهای وارد شده به آن در طول انجام ماموریت پرنده حفظ نماید. حوزه های تخصصی متنوعی در این گرایش وجود دارند که از مهم ترین آنها می توان به مکانیک مواد مرکب (کامپوزیت ها)، خستگی، خزش و شکست، پایداری سازه ها، آیروالاستیسیته و غیره اشاره نمود. تخصص مکانیک مواد مرکب (کامپوزیت ها) به بررسی رفتار مکانیکی قطعات و سازه های ساخته شده از مواد مرکب (پایه پلیمر، پایه فلزف پایه سرامیک و ..) می پردازد. از جمله تخصص های بسیار نو در این حوزه می توان به مدلسازی و تحلیل رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت ها اشاره نمود که به شکل فعال در گرایش سازه های هوافضایی گروه موجود است. در تخصص خستگی، خزش و شکست، مواردی از قبیل بررسی رفتار مکانیکی قطعات ترک دار و شیاردار، تخمین عمر قطعات و سازه ها، تخمین عمر باقیمانده، عمردهی قطعات، تعیین حدود پذیرش عیوب ساختاری مواد، تحلیل تخریب قطعات و سازه ها و تحلیل حوادث در سازه ها و .... بررسی می شود. در مبحث پایداری سازه ها، عمدتاً کمانش سازه ها مورد بررسی قرار می گیرد. در تخصص آیروالاستیسیته، بررسی اندرکنش سازه و سیال مورد توجه قرار می گیرد که هدف اصلی در آن، طراحی سازه هوافضایی است به طوریکه سازه بتواند بدون وقوع ناپایداری و ارتعاشات مخرب (فلاتر) به وظیفه خود عمل نماید. گروه هوافضای دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران از جمله معدود گروه های هوافضا در کشور است که کلیه تخصص های اصلی گرایش سازه را در اختیار دارد. اساتید این گرایش عمدتاً از اساتید جوان نخبه دانشگاهی با سابقه بسیار خوب در زمینه چاپ مقالات علمی در مجلات و کنفرانس های معتبر بین المللی می باشند.  

گرایش مهندسی فضایی

مهندسی فضایی، شاخه‌ای از هوافضا است که در آن به‌ طراحی سیستمی، تحلیل، مدلسازی و شبیه سازی سامانه ها و زیر سامانه های فضایی پرتابگر (موشک یا ماهواره‌بر) و پرتابه (ماهواره) و همچنین هدایت، ناوبری و کنترل آنها در فضا پرداخته میشود. حرکت در فضا تحت تاثیر جاذبه و سایر نیروهای اعمالی از سوی ماه، خورشید و سیاره ها ی دیگر و دینامیک وضعیت اجسام (به دور مرکز ثقل خودشان) از موضوعات مورد توجه در این گرایش است.  علاوه بر آن در این شاخه به مباحث طراحی سیستمی فضاپیما نیز پرداخته میشود. همچنین به مباحث فضایی ( در برخی موارد با صرف نظر از پسا) و در نظر گرفتن پرتوهای خورشیدی، کیهانی، الکتریسیته ساکن و... نیز پرداخته می‌شود. اما این امکان وجود دارد که برحسب علاقه به سمت سایر گرایش ها (اعم از مکانیک پرواز و...) سوق پیدا نمود. این گرایش در کشور به طور چشم گیری در حال توسعه و پیشرفت بوده و ساخت ماهواره و موشک حامل آن به عنوان هدف علمی در چشم اندازهای توسعه و پیشرفت ملی شناخته می شود.  

برنامه درسی گرایش مهندسی فضایی و تعداد واحدهای مربوطه به قرار زیر است:

·         تعداد کل واحدها : 32 واحد

·         دروس عمومی : 6 واحد (ریاضیات مهندسی پیشرفته، محاسبات عددی پیشرفته)

·     دروس تخصصی : 6 واحد (طراحی سیستمی ماهواره، دینامیک پرواز و کنترل فضاپیما، طراحی سیستمی ماهواره ‌بر، دینامیک پرواز و کنترل ماهواره بر)

·     دروس اختیاری : 12 واحد (مکانیک مدار پیشرفته، هدایت و کنترل بهینه فضاپیما، پیشرانه‌های فضایی، مواد سازه‌های فضایی و ...)

·         سمینار : 2 واحد

          پایان نامه : 6 واحد

گرایش مهندسی ماهواره

 اهمیت فناوری فضایی و نقش آن در زندگی امروزی موجب شده تا تحقیق و پژوهش در این زمینه روند رو به رشد و گسترش داشته باشد. امروزه مخابرات ماهواره ای، ناوبری و پیش بینی وضع آب و هوا بخشی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره شده است. همچنین با تجهیز ماهواره ها به انواع ابزارهای پیشرفته می توان به مدیریت بحران پرداخت.

با اختصاص بودجه کلان و امکانات وسیع در حوزه فناوری فضایی و تدوین برنامه های بلند مدت، کشورهای مختلف به دنبال بهره برداری هر چه بیشتر از فضای ماورای جو هستند. قابلیت طراحی و توسعه سامانه های فضایی در یک کشور نه تنها نشان دهنده توانایی علمی، فنی و صنعتی است، بلکه یک عامل اصلی و تاثیرگذار در رقابت های اقتصادی بین المللی است. شاید این تعبیر که "تحقیقات و فعالیت های فضایی یک محور قوی برای نوآوری در عرصه سایر فناوری هاست"، به خوبی اهمیت این موضوع را نشان دهد.

 طراحی سامانه های فضایی یک موضوع کاملاً بین رشته ای است که بر اساس علوم و فناوری های متعدد صورت می پذیرد.طراحی و توسعه یک سامانه فضایی به معنای رسیدن به حداقل جرم ممکن سیستم با بالاترین سطح کارایی و قابلیت اطمینان است که باید تحت شرایط محیطی بسیار نامساعد حرارتی، تابشی و خلأ به مأموریت خود ادامه دهد.

گرایش دینامیک پرواز و کنترل

مهندسی هوافضا مجموعه‌ای از علوم و پژوهشهای عملی در زمینه تحلیل، طراحی و ساخت وسایل پرنده‌ از جمله هواپیماها، چرخ‌بال‌ها، گلایدرها، موشک‌ها و ماهواره‌ها است، که در این میان بررسی و تحلیل رفتار حرکتی و دینامیکی یک وسیله در محیط هوا یا فضا و ارائه طرح هایی به منظور بهسازی و بهینه سازی این رفتار، وظیفه‌ی گرایش دینامیک پرواز و کنترل است. در این شاخه عموما تحقیق و توسعه زمینه هایی نظیر طراحی و پیاده سازی اجزا  و سیستمهای کنترل پرواز از گذر تحقیقات محض و کاربردی در حوزه هایی نظیر تحلیل پایداری و کنترل، تحلیل کیفیت بدست گیری و ارزیابی و صحت سنجی تستها مورد نظر و پیگیری خواهد بود.

گرایش ایرودینامیک

از اوایل قرن بیستم و ساخت اولین هواپیمای کاربردی با ساختار مناسب جهت پرواز توسط برادران رایت علم آیرودینامیک کلاسیک وارد عرصه شد. امروزه دانش آیرودینامیک به سه دسته عمومی شامل: آیرودینامیک عددی، آیرودینامیک تحلیلی و آیرودینامیک تجربی تقسیم می­شود. در آیرودینامیک عددی به شبیه ­سازی جریان­های پیچیده با معادلات غیر خطی پرداخته می­شود. در آیرودینامیک تحلیلی سعی برآنست که با ساده ­سازی معادلات حاکم جواب تحلیلی بدست آید و در آیرودینامیک تجربی با استفاده از دستگاه­های مورد استفاده در آیرودینامیک تجربی نظیر تونل  باد، تونل شوک و لوله شوک به نتایج طراحی مورد نظر دست یافت. دسته بندی جریان در دانش آیرودینامیک بر اساس سرعت شامل جریان زیرصوت تراکم ناپذیر، زیر صوت تراکم پذیر، گذرصوت، فراصوت و ابرصوتی است که در هر یک از آنها پدیده ­های فیزیکی مختلفی رخ می­دهد.                                              

 دروس ارائه شده برای دانشجویان گرایش آیرودینامیک در این دانشکده به سه دسته تقسیم می­شوند:

1- دروس تخصصی آیرودینامیک شامل آیرودینامیک مادون صوت، آیرودینامیک مافوق صوت، آیرودینامیک ناپایا، آیرودینامیک تجربی و مبانی آیرودینامیک

2- دروس سیالاتی شامل لایه مرزی، توربولانس، دینامیک سیالات محاسباتی 1 و 2

3- ریاضیات مهندسی پیشرفته و منطق فازی

 از دسته اول، آیرودینامیک مادون صوت به بررسی ساختاری جریان در سرعت­های کمتر از صوت و به ویژه جریان تراکم ناپذیر می ­پردازد. مطالعه جریان­های با سرعت بیش از صوت و چگونگی تشکیل انواع شوک­های ضربه­ای و انبساطی در مبحث آیرودینامیک مافوق صوت مطرح می­گردد. آیرودینامیک ناپایا راجع به پدیده های وابسته به زمان در حوزه آیرودینامیک و مطالعه چگونگی تشکیل گردابه ­های ناحیه کم فشار دنباله اجسام بحث می­کند. در درس آیرودینامیک تجربی مطالبی راجع به انواع تونل­های باد، چگونگی اندازه گیری داده­ های مختلف از جمله سرعت، فشار و تنش برشی در ناحیه آزمون، نحوه کالیبراسیون سنسورها و مباحث مربوط به آنالیز داده­ ها مطرح می­شود.

 در ضمن دانشجویانی که در مقطع کارشناسی در رشته مکانیک تحصیل داشته ­اند با گذراندن درس مبانی آیرودینامیک با مفاهیم اولیه آیرودینامیک آشنایی پیدا می­کنند.

 از دسته دوم دروس مذکور، مفاهیم پایه ­ای جریان لزج حول اجسام، تشکیل لایه ­های مرزی سرعت و انرژی و محاسبات مربوطه در جریان­های تراکم پذیر و تراکم ناپذیر مورد بحث قرار می­گیرد. در مبحث توربولانس مطالعه چگونگی ایجاد جریان آشفته و ساختارهای این جریان، بررسی آماری سیگنال تورربولانس و نیز استخراج معادلات متوسط گیری شده ناویر-استوکس و مدل­های آشفتگی موجود برای حل این معادلات صورت می­ پذیرد. دروس دینامیک سیالات محاسباتی 1و 2 نیز به مطالعه و آموزش روش­های مختلف عددی برای حل معادلات انرژی، مومنتوم، موج و در حالت کلی حل عددی معادلات مشتق جزئی می ­پردازد.

 از دسته دروس عمومی نیز ریاضیات مهندسی پیشرفته با مطالعه کاربردی روابط ریاضی دیدگاه دانشجویان به پدیده­ های فیزیکی مختلف را ارتقا می­یخشد و به درک بهتر از آن پدیده و مدلسازی واقعی­تر آن کمک می­کند. در درس منطق فازی نیز دیدگاه و رویکرد جدیدی نسبت به مسائل مختلف زندگی از جمله مسائل مهندسی به دانشجویان آموزش داده می­شود. این مبحث در کاربردهای کنترلی در حال گسترش می­باشد.