Um marco inicial para o desenvolvimento de tecnologias de mísseis é mostrar que elas podem funcionar em simulações de computador ou testes de campo em grande escala que sacodem e giram componentes sem cair em pedaços.

"Os parafusos podem recuar; coisas podem quebrar, "disse Greg Tipton, um engenheiro de dinâmica estrutural no Sandia National Laboratories. Testes semelhantes são realizados no automóvel, aeronaves e indústrias aeroespaciais.

Agora, uma análise dos dados do foguete de sondagem HOT SHOT revelou uma maneira de melhorar esses testes, fornecendo um anterior, indicador mais preciso de se uma tecnologia experimental acabará tendo sucesso em vôo. Isso poderia economizar o dinheiro do contribuinte, eliminando aproximadamente um ano de pesquisa e desenvolvimento adicionais normalmente necessários para obter o mesmo nível de informações.

Em uma série de experimentos, Tipton e sua equipe revestiram o interior dos foguetes de sondagem com instrumentos do tamanho de ervilhas que medem a vibração. O trabalho deles produziu um quadro mais completo das vibrações de vôo que agora está sendo usado para criar simulações e testes de solo mais precisos.

"O voo oferece ambientes combinados que você não conseguiria no solo, "Tipton disse." Então, está girando e está acelerando e está vibrando, existem choques. É um tipo de ambiente totalmente diferente. "

Olga Spahn, Gerente de Sandia sobre integração de carga útil HOT SHOT, explicou que ter melhores dados em um estágio inicial de desenvolvimento pode criar oportunidades para explorar novos, ideias inovadoras, reduzindo o risco de fracasso. Também pode melhorar o desempenho geral dos sistemas de mísseis futuros, promovendo o desenvolvimento de componentes que reduzem o tamanho, requisitos de peso e potência.

Uma nova maneira de prever vibrações de voo

O programa HOT SHOT mede os efeitos do lançamento de um foguete no protótipo de tecnologias de dissuasão nuclear. Cada voo contém vários experimentos de pesquisadores da rede de laboratórios da Administração de Segurança Nuclear Nacional, fábricas e instituições aliadas. Sandia combina esses experimentos em uma carga útil que funciona em uma fonte de energia comum e sistema de transmissão de dados. Sandia constrói os foguetes, integra os experimentos e opera os lançamentos para NNSA.

Em maio de 2018, Tipton e sua equipe forneceram seu próprio experimento. Eles construíram um componente de simulação para o foguete, que eles chamam de "o bolo de casamento, "após sua forma. Em seguida, eles o decoraram com sensores de vibração. Após o lançamento, eles jogaram um jogo matemático com os dados que obtiveram. Conhecendo apenas os dados de vibração de alguns sensores, eles tentaram calcular as leituras em todos os outros sensores.

"Nós mostramos que poderíamos fazer isso e prever quais ambientes de vibração estavam em qualquer lugar dessa estrutura, "Tipton disse.

Em abril, eles repetiram o experimento, desta vez equipando todas as seções de carga útil de dois foguetes, medindo vibrações em e ao redor de mais de uma dúzia de peças de hardware experimental. A análise inicial desses dados sugeriu que eles podem prever a vibração em praticamente qualquer ponto do espaço dentro daquela seção do foguete.

"Com esta última rodada de voos, nós meio que adicionamos outra camada de complexidade, "disse Brandon Zwink, um consultor de engenharia que trabalhou com a equipe de Tipton e ajudou a analisar os dados. "Porque originalmente, com o bolo de casamento, tínhamos hardware que foi projetado especificamente para funcionar com isso. E agora estamos realmente instrumentando hardware que, você sabe, é o hardware de vôo. Nós realmente não tivemos nenhuma contribuição para o design dele. Não foi projetado para este experimento, é apenas o que era. "

Para perceber o potencial de economia de custos, a equipe Sandia deve agora recriar o ambiente de voo HOT SHOT usando tecnologia de teste de solo. Se for bem sucedido, esta será uma plataforma de teste sofisticada que gera mais e melhores dados do que os normalmente disponíveis para tecnologias de mísseis em estágios iniciais de desenvolvimento. A equipe está explorando a acústica e os patches vibratórios como formas de recriar padrões vibracionais complexos que são difíceis de reproduzir usando apenas as mesas agitadoras convencionais.

Mais dois voos HOT SHOT lançados em 28 de agosto nas Instalações de Testes de Kauai de Sandia, no Havaí. Zwink distribuiu microfones ao redor do local de lançamento para medir o som produzido pelo foguete, o que pode contribuir para as vibrações.