211service.com
Wat is de deal met Rocket Vibrations?
In mijn berichtgeving over NASA's opvolger van de spaceshuttle, de Ares-raket, en de volgende bemanningscapsule, Orion, ben ik een gemeenschappelijk thema tegengekomen: trillingen.
Hoewel het misschien een eenvoudig concept lijkt, kunnen trillingen of schudden een zeer krachtig effect hebben op de avionica, hardware en alle mensen aan boord van een raket. Ze zijn afkomstig van bronnen zoals de stuwkracht van de vaste raketmotoren of boosters bij het opstijgen en zelfs tijdens de vlucht, het verbranden van raketstuwstof en de enorme snelheid waarmee de raket reist - meer dan vier keer de snelheid van het geluid.
NASA's Dan Kanigan doet geweldig werk door trillingen en hun effect op de Ares I-X-testvluchtraket in deze blogpost . Daarnaast vertelt hij over de oplossing van NASA voor het probleem.
De trilling die wordt geproduceerd door het verbranden van de vaste raketstuwstof in de booster van de eerste trap wordt stuwkrachtoscillatie genoemd. Deze trillingen - of oscillaties - komen in de vorm van golven, die op en neer gaan over de lengte van de raket als een muzieknoot door een orgelpijp. Een van de grootste uitdagingen bij elk raketontwerp is het ontwikkelen van avionica (luchtvaartelektronica) die kan functioneren in deze trillende omgeving.
Trillingen zijn echter niet alleen een raketprobleem. Alle elektronische hardware is getest op zijn vermogen om schokken en trillingen te verwerken. Een mp3-speler moet bijvoorbeeld worden getest op zijn vermogen om de trillingen van iemand die loopt of jogt aan te kunnen terwijl hij hem vasthoudt, op een aanrecht zet of per ongeluk op de grond laat vallen. In vergelijking met de training die de avionica van Ares I-X ontvangt, heeft uw MP3-speler het echter gemakkelijk. Stel je voor dat je die mp3-speler twee minuten lang schudt in een automatische verfbus terwijl je je favoriete nummers blijft spelen. Dat is een beetje waar de elektronica van de I-X tegen opgewassen is.
Jon Cowart, de plaatsvervangend projectmanager voor Ares IX bij Kennedy Space Center, zei eerder dit jaar in een interview dat het verzamelen van gegevens zoals aerodynamische gegevens, spanningen, spanningen, drukken, temperaturen en trillingen het belangrijkste onderdeel is van de missie van de raket. , en het zal worden gebruikt om de Ares I nog beter te maken.
Toch is de Ares I-X slechts één voorbeeld. NASA bestrijdt het trillingsprobleem sinds Apollo. Toen werden dergelijke longitudinale oscillaties veroorzaakt door het uitbranden van de booster van de eerste trap het Pogo-effect genoemd en waren vooral lastig voor Saturn V. Tijdens een onbemande Apollo 6-vlucht, een kritische test voordat bemande vluchten konden worden goedgekeurd, veroorzaakten trillingen feitelijk de hoofdmotor uit te schakelen.
De nieuwe systemen voor het afbreken van de lancering die worden gebouwd voor NASA's Orion-verkenningsvoertuig voor bemanningsleden, staan voor dezelfde uitdagingen. Wanneer de capsule en de lanceringstoren, die bovenop de capsule zit, uit elkaar gaan, vuurt een solide raketmotor, de abortmotor genaamd, die het drijfgas zeer snel verbrandt om het voertuig weg te duwen van de raket. De pluim van hete gassen die door de motor worden uitgestoten, zijn de grootste bron van lawaai en trillingen die het voertuig tijdens de vlucht zal ervaren, zegt Henri Fuhrmann, programmamanager van het nieuwe systeem voor het afbreken van de lancering op Orbitale Wetenschappen , een ruimtevaartbedrijf dat samenwerkt met NASA om het ontsnappingssysteem te ontwerpen en te ontwikkelen. Daarom hebben de ingenieurs tegenstroomsproeiers ontwikkeld die de gasstroom 155 graden draaien, weg van de capsule. Dit vermindert de akoestiek, trillingen en belastingen op de capsule die de elektronica en hardware kunnen beschadigen. Het is voor het eerst dat de technologie op deze schaal is ontwikkeld, zegt Fuhrmann. Het ontsnappingssysteem voor de lancering op Apollo had directe stroommotoren en moest daarom extra staalconstructies toevoegen om de afstand tussen de motor en de bemanningscapsule te vergroten. Het ontsnappingssysteem van de Rus op het Sojoez-ruimtevaartuig maakt ook gebruik van directe stroomsproeiers.
Kanigan zegt dat de volgende uitdaging is om ervoor te zorgen dat je de raket met zulke trillingen kunt besturen. Voor NASA's nieuwe systeem voor het afbreken van de lancering hebben ingenieurs een unieke motor gebouwd, de attitude-controlemotor, die de capsule bestuurt en bestuurt. Het is ook de eerste in zijn soort en kan het voertuig naar voren en naar achteren vliegen en de capsule omdraaien om het te heroriënteren zodat het hitteschild naar voren wijst.
Zowel de Ares I-X als het verkenningsvoertuig van de Orion-bemanning maken deel uit van de Constellatie Programma , een plan om mensen naar de maan te sturen en vervolgens naar Mars. Norm Augustine, de voorzitter van een panel dat belast is met de beoordeling van dit plan, zei in een persconferentie na de eerste vergadering van de commissie, waar het ideeën hoorde over alternatieve ontwerpen voor de Ares-raketten, dat het meest interessante was de discussie over hoe trillingen het raketontwerp beïnvloeden.