O Dr. Patrick Shea inspeciona um modelo de quase 4 3/4 pés (escala de 1,3 por cento) da segunda geração do Sistema de Lançamento Espacial da NASA em um túnel de vento para testes de ascensão no Ames Research Center da NASA no Vale do Silício, Califórnia. Os testes ajudarão a determinar o maior, comportamento de foguete mais poderoso conforme ele sobe e acelera através da barreira do som após o lançamento. Para testar também um novo método de medição óptica, Os engenheiros da Ames revestiram o modelo SLS com tinta instável sensível à pressão, que sob a iluminação brilha mais fraca ou mais brilhante de acordo com a pressão do ar atuando em diferentes áreas do foguete. Shea, que é do Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, foi o líder do teste aerodinâmico SLS para o trabalho em Ames. Crédito:NASA / Ames / Dominic Hart
Conforme os motores são acionados, software escrito e hardware soldado para se preparar para o primeiro voo do Sistema de Lançamento Espacial da NASA (SLS), engenheiros já estão realizando testes em túneis de vento supersônicos para desenvolver o próximo, versão mais poderosa do veículo de lançamento mais avançado do mundo, capaz de transportar humanos para destinos no espaço profundo.
"A aeronáutica lidera o projeto de um novo foguete, "disse Jeff Bland, Engenheiro chefe de disciplina SLS para Estruturas e ambientes de veículos integrados no Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. "A primeira etapa de qualquer jornada de espaçonave lançada da Terra é um vôo pela nossa atmosfera."
A fabricação está bem encaminhada na configuração inicial do SLS. Tem 322 pés de altura e pode levantar 70 toneladas métricas (77 toneladas). Para o primeiro vôo de teste do SLS, o foguete levará uma espaçonave Orion desenroscada além da lua e, em seguida, retornará à Terra, implantar 13 pequenos satélites de ciência e tecnologia no espaço profundo durante a viagem.
Os novos testes em túnel de vento são para a segunda geração do SLS. Ele terá uma capacidade de elevação de 105 toneladas métricas (115 toneladas) e terá 364 pés de altura na configuração da tripulação - mais alto do que o Saturn V que lançou astronautas em missões à lua. O estágio central do foguete será o mesmo, mas o foguete mais recente contará com um poderoso estágio superior de exploração. No segundo vôo da SLS com Orion, o foguete levará até quatro astronautas em uma missão ao redor da lua, no campo de provas do espaço profundo para as tecnologias e capacidades necessárias na Viagem a Marte da NASA.
Modelos em escala do foguete atualizado em configurações de tripulação e carga estão sendo cuidadosamente posicionados em túneis de vento para programas de teste para obter os dados necessários para refinar o projeto do foguete e seus sistemas de orientação e controle, disse o Dr. John Blevins, Engenheiro chefe SLS para aerodinâmica e acústica em Marshall. Durante centenas de testes no Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, e Centro de Pesquisa Ames no Vale do Silício, Califórnia, os engenheiros estão medindo as forças e cargas que o ar induz no veículo lançador durante cada fase de sua missão.
"Todos os ambientes aerodinâmicos críticos, de quando o foguete atualizado sai do Edifício de Montagem de Veículos em Cabo Canaveral para o lançamento, aceleração através da barreira de som e separação de reforço maior que Mach 4 são avaliadas nestes quatro testes, "Blevins disse.
Os testes de subida concluídos em Ames em novembro determinaram o comportamento do foguete conforme ele sobe após o lançamento, e o tipo de instruções a serem programadas no computador de voo do foguete para orientação e controle enquanto o foguete passa pelo voo transônico. Por exemplo, os testes determinarão quais comandos o piloto automático enviará aos bicos do foguete para corrigir o vento ou outros fatores e permanecer no curso.
O teste de buffet em Langley em novembro se concentrou principalmente em como a versão de carga do foguete atualizado se comporta à medida que se move pela atmosfera um pouco abaixo da velocidade do som, aproximando-se de cerca de 800 milhas por hora, em seguida, passa para o vôo supersônico. Conforme o foguete se aproxima da velocidade do som, ondas de choque se acumulam e se movem ao longo de diferentes pontos do veículo de lançamento. Essas ondas de choque podem causar golpes, tremendo, vibração e cargas instáveis que podem resultar em danos ou mudanças de curso que devem ser corrigidas, Disse Blevins.
A próxima geração do Sistema de Lançamento Espacial da NASA terá 364 pés de altura na configuração da tripulação, entregará uma capacidade de elevação de 105 toneladas métricas (115 toneladas) e contará com um poderoso estágio superior de exploração. No segundo voo da SLS com Orion, o foguete mais recente levará até quatro astronautas em uma missão ao redor da lua, no campo de provas do espaço profundo para as tecnologias e recursos necessários na jornada da NASA a Marte. Crédito:NASA
A versão de carga do foguete atualizado tem uma carenagem lisa acima do estágio superior de exploração, em vez da espaçonave Orion e sistema de aborto de lançamento, então testes separados em túnel de vento são necessários. Testes semelhantes planejados para o outono de 2017 em Langley incluirão a observação desta oscilação de choque transônico e golpes na versão tripulada do foguete, em ambas as velocidades subsônicas e números de Mach mais altos. Em Mach 1,5 ou 2, as ondas terminam, ou permanecer nos mesmos pontos do foguete pelo resto do vôo, mas eles continuam a mudar o ângulo e a força.
Esses testes de túnel de vento são críticos, Blevins disse, porque a localização e o comportamento temporal dessas ondas de choque são difíceis de prever com a dinâmica de fluidos computacional - elas devem ser observadas e medidas.
Duas outras séries de testes estão planejadas em Langley. O primeiro no início de 2017 fornecerá dados para garantir que, à medida que os dois impulsionadores de foguete sólidos do SLS se separam do foguete durante a subida, eles não voltam a entrar em contato com o veículo. Esses testes são complexos, Blevins disse, porque os modelos do estágio central do foguete e cada um dos dois impulsionadores são instrumentados separadamente, e até mesmo a dinâmica dos pequenos motores de foguetes que lançam os propulsores são simulados.
Em seguida, serão realizados os testes de transição de decolagem, agendada para o verão. Esses testes incluirão a avaliação dos efeitos dos ventos no foguete enquanto ele está esperando na plataforma, e a presença do lançador móvel e da torre durante a decolagem. A deriva do veículo à medida que ele passa pela torre deve ser controlada para evitar danos e porque o som rebatendo do bloco pode causar vibração prejudicial.
“Esperamos que no final desta série de testes tenhamos todos os dados aerodinâmicos de voo necessários para o foguete atualizado, "disse ele." Estaremos prontos para o primeiro vôo com a tripulação, segmentado já em 2021, e voos subsequentes. "
Os engenheiros da NASA também se uniram à CUBRC Inc. de Buffalo, Nova york, usar um tipo especial de túnel de vento para entender e analisar melhor como o SLS se aquece à medida que sobe para o espaço. Um modelo do foguete foi usado na primeira fase dos testes de aquecimento aerodinâmico no Grande Túnel Nacional de Choque de Energia (LENS-II) do CUBRC em setembro. Uma segunda fase de testes está planejada para modelos do SLS em versões de tripulação e carga, no início de 2017.
O teste do túnel de vento SLS é muito mais um esforço entre agências, resultando em informações e novas técnicas de teste que também beneficiam outros programas de foguetes e aeroespaciais, disse o Dr. Patrick Shea. Ele está baseado em Langley, mas serviu como líder de teste de aerodinâmica SLS para o teste de ascensão transônica recentemente concluído nas instalações da Ames.
Por exemplo, a equipe de aerodinâmica da Ames está desenvolvendo um método de medição óptica envolvendo tinta sensível à pressão instável. Durante um teste, luzes e câmeras especiais observarão mudanças na fluorescência da tinta, indicando a força das forças aerodinâmicas que atuam ao longo de diferentes áreas do foguete ou artigo de teste. Ames conseguiu aproveitar a presença do modelo de foguete SLS para realizar seus próprios testes com a tinta.
"Para muito trabalho de aero-acústica e buffet, nós instrumentamos os modelos com centenas de sensores de pressão. Se pudermos começar a passar para uma técnica mais óptica, como a pintura sensível à pressão dinâmica, vai realmente dar bons passos em frente, "Shea disse." Acabou sendo uma integração muito boa de sua técnica de teste e nossa campanha de teste. "
