Yeniden kullanılabilir taşıyıcı sistemler, yüzeye çıkarken yüksek yüklere ve sıcaklıklara maruz kalmaktadır. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), uçuş deneyi STORT (taşıyıcı aşamalarından yüksek enerjili dönüş uçuşları için temel teknolojiler) ile yeniden giriş aşaması için bileşen yapılarını, ölçüm yöntemlerini ve değerlendirme algoritmalarını başarıyla test etti. 26 Haziran 2022 sabahı erken saatlerde, üç aşamalı roket deneyi, Norveç’in kuzeyindeki Andøya Uzay fırlatma sahasından başlatıldı. Yörüngenin 38 kilometre yüksekliğindeki zirvesinde, üst aşama saatte yaklaşık 9.000 kilometrelik bir uçuş hızına ulaştı, bu da sekizin üzerinde bir Mach sayısına karşılık geliyor. Daha sonra başlangıç noktasından 350 kilometreden fazla bir mesafede Atlantik Okyanusu’na düştü. Kapsamlı ölçüm verileri, uçuş sırasında yer istasyonuna iletildi.
DLR Uzay Operasyonları ve Astronot Eğitim tesisinden Dorian Hargarten, “Daha yüksek uçuş hızlarına ulaşmak için ilk kez iki yerine üç kademeli DLR sondaj roketi kullandık” diye açıklıyor. “Ayrıca, çeşitli bilimsel yüklere sahip üçüncü aşama, Mach sayılarında sekize kadar 38 kilometre yükseklikte özellikle düz bir yörüngede uçtu. Burada – dünya atmosferine yeniden girerken ısı gelişimine benzer şekilde – araştırılacak yüksek ısı yüklerinde çeşitli yüksek sıcaklık deneyleri gerçekleştirildi,” diye devam ediyor Hargarten.
Uçuş deneyinin hazırlanması
Dört uzunlamasına hat boyunca, diğer şeylerin yanı sıra seramik preform, çevresel yönde her 90 derecede bir çok sayıda ısı akış sensörü, termokupl ve basınç sensörü ile donatıldı.
Seramik segmentleri ve çıtaları test etme
Yüksek termal yüklere dayanabilen ve bunları dağıtan malzemeler, yeniden giriş aşamasındaki ısı gelişimi için çok önemlidir. Sıcaklık gelişimini yakından takip eden sağlam ısı sensörleri de önemlidir. DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nden SORT projesinin lideri Prof. Ali Gülhan, “STORT’ta, üçüncü roket aşamasının ön gövdesi beş seramik parçadan oluşuyor” diye açıklıyor. “Ön gövdeyi dört uzunlamasına hat boyunca her 90 derecede bir çok sayıda ısı akışı sensörü, termokupl ve basınç sensörü ile donattık ve şimdi veri analizi konusunda çok heyecanlıyız.”
Termal yönetim deneylerini gerçekleştirmek için araştırmacılar, DLR Yapılar ve Yapılar Enstitüsü tarafından geliştirilen, roket üzerinde seramik dış kabukları olan üç sabit kanard kullandılar. Bir kanard aktif olarak soğutulurken, ikinci kanard pasif olarak soğutulmuştur. Üçüncü referans kanardı (soğutma olmadan), darbe-sınır katmanı etkileşimini incelemek için de kullanıldı. Üç kanardın tümü, aynı ısı stresi altında uçuş sırasında farklı yapısal tepkiler gösterdi.
Modüler ve dağıtılmış bir veri toplama sistemi, farklı deneylerden elde edilen verilerin verimli bir şekilde kaydedilmesine izin verdi. Bir önceki ATEK projesinde, silindirik faydalı yük segmentlerinin ağırlığını azaltmak için alüminyum alaşımlarından oluşan standart bir modül hibrit bir modülle değiştirildi. CFRP-Metalik flanşlardan oluşan yapı. SORT projesinde, araştırmacılar şimdi tamamen CFRP’den yapılmış çok daha hafif bir modülü test ediyorlar.
DLR’ye ek olarak Münih Teknik Üniversitesi, CFRP modülünü üreterek STORT uçuş deneyine dahil oldu. Diğer bir uluslararası ortak, Canard üzerinde ‘Şok-Sınır Katmanı Etkileşimi’ deneyi için simülasyonlar gerçekleştiren Arizona Üniversitesi’dir. Görevin planlanması ve yürütülmesi, DLR tesisi Uzay Operasyonları ve Astronot Eğitimi’nin Mobil Roket Üssü (MORABA) departmanının sorumluluğundaydı. Ön kalıp, DLR İnşaat Yöntemleri ve Yapı Teknolojisi Enstitüsü tarafından tasarlanmış ve üretilmiştir. Proje yönetiminden de sorumlu olan DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü, aerotermal tasarıma, aktif termal yönetime, faydalı yüklerin enstrümantasyonuna ve bunların modüler veri toplamasına katkıda bulundu.
DLR Uzay Operasyonları ve Astronot Eğitim tesisinden Dorian Hargarten, “Daha yüksek uçuş hızlarına ulaşmak için ilk kez iki yerine üç kademeli DLR sondaj roketi kullandık” diye açıklıyor. “Ayrıca, çeşitli bilimsel yüklere sahip üçüncü aşama, Mach sayılarında sekize kadar 38 kilometre yükseklikte özellikle düz bir yörüngede uçtu. Burada – dünya atmosferine yeniden girerken ısı gelişimine benzer şekilde – araştırılacak yüksek ısı yüklerinde çeşitli yüksek sıcaklık deneyleri gerçekleştirildi,” diye devam ediyor Hargarten.
Uçuş deneyinin hazırlanması
Dört uzunlamasına hat boyunca, diğer şeylerin yanı sıra seramik preform, çevresel yönde her 90 derecede bir çok sayıda ısı akış sensörü, termokupl ve basınç sensörü ile donatıldı.
Seramik segmentleri ve çıtaları test etme
Yüksek termal yüklere dayanabilen ve bunları dağıtan malzemeler, yeniden giriş aşamasındaki ısı gelişimi için çok önemlidir. Sıcaklık gelişimini yakından takip eden sağlam ısı sensörleri de önemlidir. DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nden SORT projesinin lideri Prof. Ali Gülhan, “STORT’ta, üçüncü roket aşamasının ön gövdesi beş seramik parçadan oluşuyor” diye açıklıyor. “Ön gövdeyi dört uzunlamasına hat boyunca her 90 derecede bir çok sayıda ısı akışı sensörü, termokupl ve basınç sensörü ile donattık ve şimdi veri analizi konusunda çok heyecanlıyız.”
Termal yönetim deneylerini gerçekleştirmek için araştırmacılar, DLR Yapılar ve Yapılar Enstitüsü tarafından geliştirilen, roket üzerinde seramik dış kabukları olan üç sabit kanard kullandılar. Bir kanard aktif olarak soğutulurken, ikinci kanard pasif olarak soğutulmuştur. Üçüncü referans kanardı (soğutma olmadan), darbe-sınır katmanı etkileşimini incelemek için de kullanıldı. Üç kanardın tümü, aynı ısı stresi altında uçuş sırasında farklı yapısal tepkiler gösterdi.
Modüler ve dağıtılmış bir veri toplama sistemi, farklı deneylerden elde edilen verilerin verimli bir şekilde kaydedilmesine izin verdi. Bir önceki ATEK projesinde, silindirik faydalı yük segmentlerinin ağırlığını azaltmak için alüminyum alaşımlarından oluşan standart bir modül hibrit bir modülle değiştirildi. CFRP-Metalik flanşlardan oluşan yapı. SORT projesinde, araştırmacılar şimdi tamamen CFRP’den yapılmış çok daha hafif bir modülü test ediyorlar.
DLR’ye ek olarak Münih Teknik Üniversitesi, CFRP modülünü üreterek STORT uçuş deneyine dahil oldu. Diğer bir uluslararası ortak, Canard üzerinde ‘Şok-Sınır Katmanı Etkileşimi’ deneyi için simülasyonlar gerçekleştiren Arizona Üniversitesi’dir. Görevin planlanması ve yürütülmesi, DLR tesisi Uzay Operasyonları ve Astronot Eğitimi’nin Mobil Roket Üssü (MORABA) departmanının sorumluluğundaydı. Ön kalıp, DLR İnşaat Yöntemleri ve Yapı Teknolojisi Enstitüsü tarafından tasarlanmış ve üretilmiştir. Proje yönetiminden de sorumlu olan DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü, aerotermal tasarıma, aktif termal yönetime, faydalı yüklerin enstrümantasyonuna ve bunların modüler veri toplamasına katkıda bulundu.