Jste zde

FLUTTER

Testování a výpočty flutteru na tepelné izolaci budoucích raketových nosičů

Zhodnocení flutteru na odhoditelném panelu tepelné izolace

Trvání projektu: 2011 až 2012

Vedoucí projektu VZLÚ: Karel Patočka

Vedoucí projektu LKE: Martin Komárek

Cílem projektu bylo zhodnocení flutteru odhoditelného panelu tepelné izolace horního kryogenního stupně nosné rakety. Na řešení se společně podílely firmy VZLÚ a LKE.

Ve VZLÚ proběhly návrhové, výpočetní a experimentální práce na aeroelasticky podobných měřítkových modelech, které byly navrhnuty na základě podobnostních zákonů. CFD výpočty prokázaly dostatečnou kvalitu proudu a výpočty flutteru zase jeho výskyt pro určité Machovo číslo. Poté byly modely odměřeny ve vysokorychlostním aerodynamickém tunelu v subsonickém, transonickém i supersonickém režimu. Aerodynamické a aeroelastické experimentální výsledky, zejména tlaky a zrychlení, byly získány měřením tuhých duralových a pružných kompozitních panelů. Výsledky měřítkových modelů ukázaly dobrou shodu s provedenými výpočty.

Aktivita LKE byla zaměřena na vývoj výpočetní metodiky simulace flutteru s možností rozšíření o další fyzikální modely a stanovení hranice stabilního chování izolačního panelu. LKE navrhla a ověřila metodiku založenou na současném řešení proudění a odezvy konstrukce v časové doméně. Tato metodika není v kosmickém průmyslu běžně užívána, proto byla část projektu zaměřena na korelaci výsledků s měřením v aerodynamickém tunelu. Řešení na reálné geometrii panelu umožnilo stanovit charakter odezvy a kritické režimy při vzletu nosiče. Na základě výsledků analýz byl zmapován vliv hlavních návrhových parametrů systému a byl potvrzen význam problematiky aeroelastické nestability při návrhu podobných konstrukcí. Informace o dynamickém chování panelu byly zároveň zpětnou vazbou pro tým zabývající se optimalizací celé technologie tepelně izolačního panelu.

Ze všech obdržených výsledků ve VZLÚ a LKE lze usuzovat na chování panelu během letu nosiče na oběžnou dráhu, zjistit úroveň stability konstrukce a identifikovat kritický režim letu a navrhnout opatření pro zlepšení vlastností celé konstrukce z hlediska flutteru.

Výzkumný a zkušební letecký ústav (VZLÚ)

VZLÚ je národním centrem pro výzkum, vývoj a zkušebnictví v letectví a kosmonautice. Mezi hlavní oblasti působení patří aerodynamika, pevnost a životnost konstrukcí, materiálové a korozní inženýrství, kompozitní materiály a technologie, akreditované zkušebnictví a přístroje pro umělé družice. VZLÚ využívá synergických efektů a také podporuje rozvoj automobilového, železničního, obranného, bezpečnostního a energetického průmyslu a stavebnictví.

LK Engineering (LKE)

Firma se dlouhodobě zabývá výpočtovým modelováním konstrukcí včetně pevnostní problematiky, přenosu tepla a proudění a zároveň poskytuje posudky a expertízy průmyslovým partnerům. V oblasti kosmických technologií se LKE zaměřuje na návrh komponent kosmických systémů.

Co vám účast v projektu přinesla?

„Účast v projektu Flutter VZLÚ umožnila uplatnit a rozšířit zkušenosti v oblasti panelového flutteru. Velkým přínosem bylo samotné zapojení do takovéhoto projektu a navázání spolupráce s klíčovými partnery řešícími tuto náročnou problematiku.“

„Spolupráce na projektu byla pro LKE velmi zajímavou zkušeností z hlediska zvládnutí úzké spolupráce s klíčovými hráči v oblasti vývoje nosných raket, a také s prosazováním nové návrhové metodiky v ESA. Úspěšné zakončení projektu nám otvírá několik dalších oblastí v kosmickém průmyslu, kde by vyvinuté postupy našly efektivní uplatnění a umožnily rozšířit portfolio služeb LKE.“