Publication: Desarrollo del módulo de propulsión del simulador de misión de un orbitador lunar
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Publication date
2010-02
Defense date
2010
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Cuando entré a formar parte del programa ESMO de la Agencia Espacial Europea no pensaba que meses después tendría la oportunidad de pasar el otoño en su centro de desarrollo tecnológico en los Países Bajos. Fruto de aquella participación y del trabajo que realicé en esos meses salió este Proyecto Fin de Carrera que ahora resumo. El objetivo de mi trabajo era elaborar el módulo de propulsión para el simulador de misión del satélite ESMO. Un simulador es una herramienta informática que facilita las operaciones de desarrollo. En este caso, será utilizado por los equipos de ingeniería que trabajan en el ESMO para estudiar las estrategias de diseño que tienen los diferentes elementos del satélite. Dentro de todos los medios de propulsión que nos brinda el desarrollo tecnológico actual, el escogido para el ESMO fue la propulsión química líquida, por ser menos costoso y más sencillo que el resto. Los primeros pasos para lograr alcanzar los objetivos marcados fueron la descripción del sistema de propulsión y la identificación de componentes dignos de simular. El sistema de propulsión cuenta con tres partes claramente diferenciables. La primera, el conjunto de elementos que forman el motor principal, cuatro propulsores situados en una de las caras del satélite. La segunda, el grupo de tanques para el gas frío y el almacenamiento de propulsante y oxidante, así como el control de presiones de todos ellos. Por último, encontramos el sistema para el control de actitud que responde para corregir la trayectoria del satélite dando el par necesario en cada instante. El modelado del sistema de propulsión se hizo en base a esas divisiones y en los siguientes pasos: - Identificación de las variables que se necesitan simular. - Obtención de las ecuaciones de la física que rigen el sistema. - Creación de los subsistemas en el simulador con la implementación de la física del sistema en Simulink. - Desarrollo de la base de datos donde se almacenan las constantes utilizadas y todos los datos que se quieren modificar para el estudio. - Análisis de resultados y comprobación de la validez del simulador. Preparación para implementar el módulo en el simulador completo, incluyendo modo a prueba de fallos y entradas de órdenes de misión. El componente principal del módulo es el grupo de propulsores y de su actuación dependerá el comportamiento del resto de variables. La garganta de la tobera convergente-divergente marca el flujo másico máximo y el empuje que aporta el propulsor. El flujo másico que pasa por la tobera depende de la presión en la cámara de combustión, y esta depende de la caída de presión en los conductos, que depende a su vez de la velocidad del fluido y esta del flujo másico. Estas relaciones crean un bucle que caracterizará el sistema. Teniendo en cuenta todos estos aspectos, el módulo de propulsión fue terminado y, a continuación, fue entregado al departamento de simulación de la Agencia Espacial para que pudiera ser acoplado al resto de sistemas. El simulador será utilizado para acoplarlo a bancos de pruebas, donde se podrá utilizar la simulación y la respuesta que dan los módulos para hacer ensayos de los diferentes elementos. De esta manera se podrán diseñar con mayor facilidad los componentes del satélite.
Description
Keywords
Turbomaquinaria, Sistemas de propulsión, Satélites, Industria aeroespacial