Diseño y rendimiento de estructuras de cohetes de propulsor sólido impresas en 3D modulares
Autores: Hernandez, Rachel N.; Singh, Harpreet; Messimer, Sherri L.; Patterson, Albert E.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Diseño y rendimiento de estructuras de cohetes de propulsor sólido impresas en 3D modulares
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cohetes
Modularización
Fabricación aditiva
Rendimiento
Fiabilidad
Impresión 3D
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Los cohetes de propulsión sólida se utilizan para muchas aplicaciones, incluyendo tecnología militar, investigación científica, entretenimiento y educación aeroespacial. Este estudio explora un método novedoso para la modularización del diseño de los fuselajes de cohetes, utilizando tecnología de fabricación aditiva (AM). El nuevo método reemplaza el uso de subsistemas de piezas estándar por piezas multifuncionales complejas para mejorar la personalización, la flexibilidad de diseño, el rendimiento y la fiabilidad. Para probar la efectividad del proceso, se realizaron dos experimentos sobre varios diseños únicos: (1) simulación ANSYS CFX para medir los coeficientes de arrastre, los campos de presión y las líneas de corriente durante vuelos representativos y (2) fabricación y lanzamiento de los diseños desarrollados para probar su rendimiento en vuelo y consistencia. La altitud y la estabilidad en 3 ejes se midieron durante los ocho vuelos a través de un paquete de instrumentos a bordo. Los datos de ambos experimentos demostraron que los diseños eran efectivos, pero variaban ampliamente en su rendimiento; se documentaron y analizaron las fuentes de las diferencias de rendimiento y errores. El proceso de modularización redujo drásticamente el número de piezas, manteniendo un buen rendimiento y fiabilidad. También se demuestran los beneficios específicos y las advertencias de utilizar impresión 3D basada en extrusión para producir componentes de fuselaje.
Descripción
Los cohetes de propulsión sólida se utilizan para muchas aplicaciones, incluyendo tecnología militar, investigación científica, entretenimiento y educación aeroespacial. Este estudio explora un método novedoso para la modularización del diseño de los fuselajes de cohetes, utilizando tecnología de fabricación aditiva (AM). El nuevo método reemplaza el uso de subsistemas de piezas estándar por piezas multifuncionales complejas para mejorar la personalización, la flexibilidad de diseño, el rendimiento y la fiabilidad. Para probar la efectividad del proceso, se realizaron dos experimentos sobre varios diseños únicos: (1) simulación ANSYS CFX para medir los coeficientes de arrastre, los campos de presión y las líneas de corriente durante vuelos representativos y (2) fabricación y lanzamiento de los diseños desarrollados para probar su rendimiento en vuelo y consistencia. La altitud y la estabilidad en 3 ejes se midieron durante los ocho vuelos a través de un paquete de instrumentos a bordo. Los datos de ambos experimentos demostraron que los diseños eran efectivos, pero variaban ampliamente en su rendimiento; se documentaron y analizaron las fuentes de las diferencias de rendimiento y errores. El proceso de modularización redujo drásticamente el número de piezas, manteniendo un buen rendimiento y fiabilidad. También se demuestran los beneficios específicos y las advertencias de utilizar impresión 3D basada en extrusión para producir componentes de fuselaje.