L’obiettivo del presente lavoro è l’analisi del transitorio di accensione di un endoreattore a propellenti liquidi, in particolare di quel che in futuro sarà il primo motore di questo tipo progettato e costruito in Italia: il motore LM-10 MIRA. Tale motore utilizzerà in volo, per la prima volta, la coppia di propellenti ossigeno liquido e metano liquido.
Si è reso quindi necessario studiare e definire le problematiche e i fattori chiave che comporta l’uso di questo combustibile nella propulsione spaziale.
L’originalità del progetto MIRA determina perciò una definizione sempre più alta delle capacità tecnologiche e di previsione di cui ci si deve dotare per ottenere una progettazione che sia efficiente e relativamente poco dispendiosa. In tale ottica si pone questo lavoro, che si prefigge lo scopo di acquisire capacità di simulazione e previsione del transitorio di accensione di un endoreattore a propellenti liquidi.
Dopo una sommaria descrizione dei principali sottosistemi modellizzati, si presenterà la strada seguita che ha portato alla definizione di un network di simulazione per l’intero sistema motore, partendo dalla costruzione e dalla validazione di ogni sottosistema fino all’integrazione dell’intero modello di endoreattore. Di questo si mostreranno i risultati ottenuti dalla simulazione.
Lo strumento principale che ha consentito di effettuare questa analisi è stato Flowmaster, utilizzato per simulare le linee idrauliche, le valvole e le turbomacchine presenti in un endoreattore a propellenti liquidi, mediante librerie predefinite e/o realizzate ad-hoc.
L’utilizzo di una simulazione monodimensionale ha reso possibile l’analisi dinamica di tutti i componenti principali, cosa che sarebbe stata sicuramente improbabile con un approccio computazionale più complesso (i.e. Navier Stokes 2D/3D), data la complessità del sistema motore.
Con tale modello di simulazione è stato possibile inoltre valutare la migliore strategia di accensione tale da non generare picchi di pressione all’interno delle linee o di altri componenti, simulando vari scenari operativi grazie all’uso di controllori che operavano sulle valvole presenti nel network.
Infine, nella parte conclusiva si commenteranno la bontà di tali risultati, i limiti derivati dal modello e dalla piattaforma di simulazione e gli sviluppi futuri che un tale lavoro può determinare. |
