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    Pruebas en túnel de viento para la próxima versión del sistema de lanzamiento espacial de la NASA

    El Dr. Patrick Shea inspecciona un modelo de casi 4 3/4 pies (escala de 1.3 por ciento) de la segunda generación del Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA en un túnel de viento para pruebas de ascenso en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley. California. Las pruebas ayudarán a determinar la mayor, comportamiento del cohete más poderoso a medida que sube y acelera a través de la barrera del sonido después del lanzamiento. Para probar también un nuevo método de medición óptica, Los ingenieros de Ames recubrieron el modelo SLS con pintura sensible a la presión inestable, que bajo la iluminación se vuelve más tenue o más brillante según la presión del aire que actúa sobre las diferentes áreas del cohete. Ella a, que es del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, fue el líder de pruebas aerodinámicas de SLS para el trabajo en Ames. Crédito:NASA / Ames / Dominic Hart

    Mientras se encienden los motores, software escrito y hardware soldado para preparar el primer vuelo del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS) de la NASA, Los ingenieros ya están realizando pruebas en túneles de viento supersónicos para desarrollar el siguiente, versión más poderosa del vehículo de lanzamiento más avanzado del mundo capaz de transportar humanos a destinos en el espacio profundo.

    "La aeronáutica lidera el camino en el diseño de un nuevo cohete, "dijo Jeff Bland, Ingeniero jefe de disciplina de SLS para Estructuras y entornos de vehículos integrados en el Centro Marshall de vuelos espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. "La primera etapa de cualquier viaje de una nave espacial lanzada desde la Tierra es un vuelo a través de nuestra atmósfera".

    La fabricación está muy avanzada en la configuración inicial de SLS. Tiene 322 pies de alto y puede levantar 70 toneladas métricas (77 toneladas). Para el primer vuelo de prueba de SLS, el cohete llevará una nave espacial Orion sin tripulación más allá de la luna y luego regresará a la Tierra, desplegar 13 pequeños satélites de ciencia y tecnología en el espacio profundo durante el viaje.

    Las nuevas pruebas en túnel de viento son para la segunda generación de SLS. Entregará una capacidad de elevación de 105 toneladas métricas (115 toneladas) y tendrá 364 pies de altura en la configuración de la tripulación, más alto que el Saturn V que lanzó a los astronautas en misiones a la luna. La etapa central del cohete será la misma, pero el cohete más nuevo contará con una poderosa etapa superior de exploración. En el segundo vuelo de SLS con Orion, el cohete llevará hasta cuatro astronautas en una misión alrededor de la luna, en el campo de pruebas del espacio profundo para las tecnologías y capacidades necesarias en el Viaje a Marte de la NASA.

    Los modelos a escala del cohete mejorado en configuraciones de tripulación y carga se están colocando cuidadosamente en túneles de viento para que los programas de prueba obtengan los datos necesarios para refinar el diseño del cohete y sus sistemas de guía y control. dijo el Dr. John Blevins, Ingeniero jefe de SLS para aerodinámica y acústica en Marshall. Durante cientos de pruebas en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, y Ames Research Center en Silicon Valley, California, Los ingenieros están midiendo las fuerzas y cargas que induce el aire en el vehículo de lanzamiento durante cada fase de su misión.

    "Todos los entornos aerodinámicos críticos, desde que el cohete mejorado deja el edificio de ensamblaje de vehículos en Cabo Cañaveral para su lanzamiento, La aceleración a través de la barrera del sonido y la separación del amplificador a más de Mach 4 se evalúan en estas cuatro pruebas, "Dijo Blevins.

    Las pruebas de ascenso completadas en Ames en noviembre determinaron el comportamiento del cohete a medida que asciende después del lanzamiento. y el tipo de instrucciones que se programarán en la computadora de vuelo del cohete para guiar y controlar a medida que el cohete pasa por el vuelo transónico. Por ejemplo, las pruebas determinarán qué comandos enviará el piloto automático a las boquillas del cohete para corregir el viento u otros factores y mantener el rumbo.

    Las pruebas de buffet en Langley en noviembre se centraron principalmente en cómo se comporta la versión de carga del cohete mejorado a medida que se mueve a través de la atmósfera justo por debajo de la velocidad del sonido. acercándose a unas 800 millas por hora, luego pasa a un vuelo supersónico. A medida que el cohete se acerca a la velocidad del sonido, Las ondas de choque se forman y se mueven a lo largo de diferentes puntos del vehículo de lanzamiento. Estas ondas de choque pueden causar golpes, sacudida, vibraciones y cargas inestables que podrían resultar en daños o cambios de rumbo que deben corregirse, Dijo Blevins.

    La próxima generación del Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA tendrá 364 pies de altura en la configuración de la tripulación, ofrecerá una capacidad de elevación de 105 toneladas métricas (115 toneladas) y contará con una potente etapa superior de exploración. En el segundo vuelo de SLS con Orion, el cohete más nuevo llevará hasta cuatro astronautas en una misión alrededor de la luna, en el campo de pruebas del espacio profundo para las tecnologías y capacidades necesarias en el Viaje a Marte de la NASA. Crédito:NASA

    La versión de carga del cohete mejorado tiene un carenado suave sobre la etapa superior de exploración en lugar de la nave espacial Orion y el sistema de aborto de lanzamiento. por lo que se necesitan pruebas por separado en el túnel de viento. Pruebas similares planificadas para el otoño de 2017 en Langley incluirán la observación de esta oscilación de choque transónico y los golpes en la versión de la tripulación del cohete. tanto a velocidades subsónicas como a números Mach más altos. A Mach 1.5 o 2, las olas terminan, o permanecer en los mismos puntos del cohete durante el resto del vuelo, pero continúan cambiando de ángulo y fuerza.

    Estas pruebas en el túnel de viento son críticas, Blevins dijo:Debido a que la ubicación y el comportamiento temporal de estas ondas de choque son difíciles de predecir con la dinámica de fluidos computacional, deben observarse y medirse.

    Están previstas otras dos series de pruebas en Langley. El primero a principios de 2017 proporcionará datos para garantizar que, dado que los dos propulsores de cohetes sólidos del SLS se separan del cohete durante el ascenso, no vuelven a entrar en contacto con el vehículo. Estas pruebas son complejas, Blevins dijo:porque los modelos de la etapa central del cohete y cada uno de los dos impulsores están instrumentados por separado, e incluso se simula la dinámica de los pequeños motores cohete que arrojan los propulsores.

    A continuación, se realizarán las pruebas de transición de despegue, programado en el verano. Estas pruebas incluirán la evaluación de los efectos de los vientos en el cohete mientras espera en la plataforma, y la presencia del lanzador móvil y la torre durante el despegue. La deriva del vehículo cuando pasa por la torre debe controlarse para evitar daños y porque el sonido que rebota en la plataforma puede causar una vibración dañina.

    "Esperamos que al final de esta serie de pruebas tengamos todos los datos de vuelo aerodinámicos necesarios para el cohete mejorado, ", dijo." Estaremos listos para el primer vuelo con la tripulación, dirigido a partir de 2021, y vuelos posteriores ".

    Los ingenieros de la NASA también se han asociado con CUBRC Inc. de Buffalo, Nueva York, utilizar un tipo especial de túnel de viento para comprender y analizar mejor cómo se calienta el SLS a medida que asciende al espacio. Se utilizó un modelo del cohete en la primera fase de las pruebas de calentamiento aerodinámico en el Túnel Nacional de Choque de Gran Energía de CUBRC (LENS-II) en septiembre. Está prevista una segunda fase de pruebas para los modelos del SLS en versiones de tripulación y carga. a principios de 2017.

    La prueba del túnel de viento SLS es en gran medida un esfuerzo entre agencias que resulta en información y nuevas técnicas de prueba que también benefician a otros programas aeroespaciales y de cohetes. dijo el Dr. Patrick Shea. Tiene su base en Langley, pero sirvió como líder de pruebas de aerodinámica de SLS para las pruebas de ascenso transónico que se completaron recientemente en las instalaciones de Ames.

    Por ejemplo, el equipo de aerodinámica de Ames está desarrollando un método de medición óptica que involucra pintura sensible a la presión inestable. Durante una prueba, luces y cámaras especiales observarán cambios en la fluorescencia de la pintura, indicando la fuerza de las fuerzas aerodinámicas que actúan a lo largo de diferentes áreas del cohete o artículo de prueba. Ames pudo aprovechar la presencia del modelo de cohete SLS para realizar sus propias pruebas utilizando la pintura.

    "Para muchos trabajos de aeroacústica y buffet, equipamos los modelos con cientos de sensores de presión. Si podemos empezar a movernos hacia una técnica más óptica como la pintura sensible a la presión dinámica, realmente hará grandes avances, "Dijo Shea." Terminó siendo una integración realmente agradable de su técnica de prueba y nuestra campaña de prueba ".


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