El software de Ansys, clave en el desarrollo de la nueva generación de motores aeroespaciales
9 de septiembre de 2013
La exploración espacial está entrando en una nueva era emocionante, con la aceleración de programas espaciales en India y China y la llegada al mercado de operadores comerciales, como SpaceX. Esto ha motivado que los países con tradición en la aventura espacial entren en la carrera que ya está en marcha por ofrecer mayores cargas útiles a costes competitivos.
La rusa NPO Energomash, pionera en la investigación, desarrollo y despliegue con éxito de motores de cohete y que lleva propulsando vehículos lanzadera desde los orígenes de la era espacial (lanzadera del Sputnik 1; primer vuelo tripulado del Vostok 1; vehículos Soyuz) desarrolla varios motores que ofrecen mayor propulsión que cualquier otro utilizado en el lanzamiento de vehículos espaciales.
Esto se traduce en que las lanzaderas propulsadas por sus motores tienen un menor coste de peso de carga útil por lanzamiento respecto a otro tipo de vehículos. Para continuar desarrollando la siguiente generación de motores, con un empuje un superior, la compañía se planteó la disyuntiva de invertir millones de dólares en la compra y construcción de nuevas instalaciones de prueba para sus diseños, o analizar la infraestructura de pruebas existente, el banco de prueba horizontal diseñado para probar el motor RD-171, y evaluar su capacidad para soportar las fuerzas generadas por una mayor propulsión y cumplir los factores de seguridad requeridos por la Agencia Espacial Federal Rusa (Roscosmos).
Las predicciones utilizando el software de mecánica estructural de Ansys mostraron que todas las partes del banco de ensayo estudiadas podrían soportar las 1.050 toneladas métricas de fuerza del empuje del motor y las subsiguientes fuerzas de retroceso al corte del mismo. Sin embargo, muchas partes no cumplían los factores de seguridad obligatorios para Roscosmos, que requieren una capacidad de carga de entre el 50 y el 60% sobre la carga máxima del diseño previsto. Con esta información, los ingenieros de NPO Energomash diseñaron refuerzos específicos para los bastidores, barras, pernos y pasadores en cuestión. Analizando múltiples posibilidades de refuerzo, el equipo está optimizando el prototipo de banco de pruebas que se utilizará para las futuras pruebas del nuevo LPRE. Los resultados de la simulación también aportaron a los diseñadores del banco la confianza de que su sistema de medición de la fuerza podría satisfacer las necesidades de las pruebas de la nueva generación de motores de cohetes.
