Mesure des charges de lancement agressives sur les engins spatiaux

Armstrong Flight Research Center de la NASA
Edwards, Californie
www.nasa.gov/centers/armstrong

United Launch Alliance
Centennial, CO
www.ulalaunch.com

Ce qui a commencé comme un outil de recherche pour collecter des données aérodynamiques à partir d'avions de recherche résout maintenant des défis techniques au sein de l'agence et au-delà. La technologie Fiber Optic Sensing System (FOSS) de la NASA combine des capteurs de contrainte avancés et des algorithmes innovants dans un ensemble robuste qui surveille avec précision et de manière rentable une multitude de paramètres critiques en temps réel. Il est largement utilisé dans toute la NASA pour soutenir des projets de recherche aussi variés que l'étude des ailes flexibles de nouvelle génération et la mesure des niveaux de carburant liquide, ainsi que la surveillance des contraintes sur les engins spatiaux.

FOSS utilise jusqu'à 40 pieds de fibre optique semblable à un cheveu qui fournit jusqu'à 2 000 points de données chacun. Le système de pointe traite les informations chaque quart de pouce le long de la fibre à des taux allant jusqu'à 100 fois par seconde pour mesurer la déformation, la déformation de forme, la température, le niveau de liquide et les charges opérationnelles.

Au fil des ans, l'équipe FOSS a optimisé la technologie pour affiner l'infrastructure et la vitesse avec laquelle le système collecte et transmet les données, et les éléments faciles à intégrer de la technologie complètent et ajoutent désormais de la couleur à l'instrumentation existante.

Les FOSS permettent aux chercheurs de vérifier les modèles d'éléments finis à un degré élevé de résolution spatiale. Cela permet également aux chercheurs d'identifier des phénomènes inattendus dans les cas où un modèle n'est pas complètement précis ou ne contient pas suffisamment de degrés de spécificité. Le système permet à la fois la validation et la découverte, ce qui rend l'ensemble du processus de recherche plus efficace et efficient.

Les fournisseurs commerciaux de fusées utilisent les FOSS dans leurs laboratoires et les entreprises de divers secteurs étudient comment les FOSS peuvent améliorer leurs opérations. L'équipe FOSS continue d'affiner les algorithmes pour prendre en charge des applications supplémentaires, dans le but d'ajouter le FOSS à la suite d'instruments des avions de la NASA, ainsi qu'à d'autres actifs de l'agence.

Armstrong et les chercheurs du Kennedy Space Center de la NASA ont collaboré pendant des années pour renforcer le FOSS afin qu'il puisse être utilisé pour mesurer les charges de lancement agressives sur les engins spatiaux. D'autres collaborations avec des partenaires de l'industrie ont abouti à une instrumentation durable et les chercheurs d'Armstrong préparent actuellement une nouvelle combinaison d'enceinte mécanique et d'instrumentation pour un lancement au cours de l'année prochaine sur plusieurs lancements de fusées. L'objectif est que cette "boîte de fusée" vole sur l'essai en vol en orbite terrestre basse d'un décélérateur gonflable de la NASA et sur la fusée Vulcan de United Launch Alliance, ainsi qu'avec d'autres fournisseurs de lancement commerciaux.

L'équipe FOSS a assemblé cinq boîtes de fusées et effectué des tests environnementaux préliminaires pour simuler les conditions de lancement de fusées. Les prochaines étapes consistent à terminer les tests électriques en vue de l'expédition au centre de recherche de Langley de la NASA pour les tests environnementaux finaux. L'objectif est de valider que FOSS peut fournir des mesures de paramètres critiques (par exemple, déformation, charge, température, forme) dans des environnements de lancement agressifs.

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