El ONERA, actor distinguido en el éxito de la misión «Intermediate eXperimental Vehicle» de la ESA

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Tras el éxito de la misión del IXV del 11 de febrero de 2015, la ESA distinguió especialmente la implicación del ONERA en el programa y felicitó a todos sus equipos por su contribución en el proyecto IXV. La misión consistía en realizar ensayos sobre las condiciones de reentrada en la atmósfera de una nave espacial construida bajo la égida de la AEE por Thales Alenia Space en colaboración, entre otros, de Dassault, y lanzado por el Vega. Hoy en día, sólo los vehículos Soyouz son capaces de volver a la Tierra «sanos y salvos» tras un vuelo espacial y hacer de taxis del espacio. Estados Unidos ha interrumpido la explotación de su transbordador espacial, pero desarrolla nuevos proyectos, como Orion de la Nasa y Drago de la empresa SpaceX. Europa no dominaba esta tecnología hasta ahora.

El proyecto de demostrador IXV, desarrollado inicialmente de 2000 a 2005 dentro del proyecto Pre-X del CNES, en estrecha colaboración con el ONERA, fue retomado por la AEE en 2006 en el marco del programa Future Launcher Preparatory Programme. Mientras se desarrollaban Pre-X y el programa IXV, el ONERA empleó sus conocimientos en simulación digital y experimental para contribuir a desarrollar bases de datos aerodinámicas y aerotermodinámicas en la fase hipersónica del vuelo.

El nuevo método de medición a bordo se elaboró durante el proyecto Pre-X, THEFA. El procedimiento de medición por termografía infrarroja en la cara posterior de los dos mandos de control permite la cartografía del calentamiento parietal sin poner en riesgo la cámara. Esta medición combinada con un método de cálculo inverso de conducción térmica hace posible estimar el flujo de calor sobre la cara delantera del mando directamente expuesto al plasma de reentrada. Un experimento a bordo que los socios suizos del programa, RUAG y la Escuela Politécnica de Zúrich, retomaron con gran éxito.

El ONERA probó maquetas del vehículo IXV en los túneles de viento supersónicos S3MA y S4MA de Modane para estimar el aumento del calentamiento del sistema de protección térmica debido a la transición laminar-turbulenta y para evaluar los esfuerzos aerodinámicos en régimen hipersónico. Obtuvo muy buenos resultados, con coeficientes aerodinámicos medidos en Mach 10, y mediciones de calentamiento por cámara infrarroja en Mach 5.5 en una maqueta del IXV a 1/15. En dichos ensayos, fue posible simular los efectos de desajuste potencial de los elementos cerámicos de protección en el intradós durante la reentrada en la atmósfera.

La maqueta se probó después en el túnel de viento F4 de Fauga-Mauzac, en un flujo hipersónico hiperentálpico, con condiciones de vuelo de alta altitud y alta velocidad que generan temperaturas de varios miles de grados alrededor del vehículo. Se midieron los coeficientes aerodinámicos hipersónicos con efecto de alta temperatura en el túnel F4 con velocidades de flujo de 4 a 5 km/s. Estas mediciones se utilizaron directamente en las bases de datos aerodinámicas y aerotermodinámicas de Dassault-Aviation para dotar de mayor fiabilidad a la predicción de la trayectoria de reentrada del IXV. Permitieron validar los códigos de cálculo de los socios suizos, holandeses e italianos.

Los conocimientos del ONERA también han contribuido a caracterizar muchos fenómenos que se deseaba estudiar durante la fase hipersónica del vuelo. El ONERA asistió a Dassault y a la AEE en la elección y el posicionamiento de unos trescientos sensores en el vehículo, que durante la reentrada en la atmósfera recogieron datos que se analizarán para estudiar muchos fenómenos: efectos de gases reales, flujos rarificados, propiedades catalíticas de los materiales de protección térmica del intradós del vehículo, de los materiales ablativos del extradós, calentamiento de los mandos, etc.

Tras el éxito del vuelo del 11 de febrero de 2015, el ONERA participará en la explotación de los datos post-flight. Analizará, gracias a su innovador método THEFA, los datos de la cámara infrarroja para caracterizar el calentamiento de la cara delantera de los mandos. El ONERA, junto a otros socios IXV, también va a controlar la concordancia de los datos obtenidos en el suelo (cálculos y experimentos) previos al vuelo y los datos obtenidos durante la misión.
Esta labor permitirá a Europa poner en marcha las próximas campañas experimentales y digitales para dominar la reentrada en la atmósfera en órbita baja. Éste será el marco del futuro programa europeo PRIDE.

Artículo original en la pagina web del ONERA

Última modificación: 11/03/2015

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