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Caratterizzazione aerodinamica del lanciatore aerospaziale VEGA-C

Informazioni tesi

  Autore: Roberto Cannioto
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2017-18
  Università: Università degli Studi Roma Tre
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Aerospaziale
  Relatore: Roberto Camussi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 124

Al giorno d'oggi micro e nanosatelliti aventi piccole masse vengono trasportati nello spazio come un carico utile 'aggiuntivo' o 'multiplo'. Risulta ancora troppo costoso, infatti, dedicare missioni aerospaziali separate per il lancio nelle orbite terrestri di masse molto più piccole di quella di carico utile progettata. Le missioni di volo con carichi utili aggiuntivi costituiscono dunque la nuova frontiera dell'aerospazio. Durante lo scorso decennio, questa problematica relativa alle missioni aerospaziali con carichi utili multipli, ha portato l'Europa a sviluppare un programma internazionale volto alla progettazione di una nuova famiglia di lanciatori aerospaziali di piccole dimensioni in grado di trasportare in orbite basse micro e nanosatelliti. Il primo veicolo di lancio appartenente a tale famiglia è stato il lanciatore aerospaziale VEGA. Quest'ultimo rappresenta il risultato di una stretta collaborazione tra l'agenzia spaziale italiana e quella europea. In un primo momento, la famiglia di lanciatori aerospaziali di piccole dimensioni era stata progettata per lanciare satelliti con masse di carico utile fino a 1500 [kg], tuttavia, la crescente domanda di missioni per microsatelliti e l'incredibile affidabilità del lanciatore VEGA, hanno costretto l'Europa a ridimensionare la capacità di carico utile di questa famiglia di lanciatori.
In questo scenario è stato definito un nuovo orientamento europeo ed un nuovo programma aerospaziale denominato “Consolidamento e preparazione all'Evoluzione del lanciatore aerospaziale VEGA” attraverso cui sono state poste le basi per lo sviluppo di nuovi veicoli di lancio con maggiori capacità di carico e la promessa di essere più sostenibili. Nell'ambito di tale programma, il cui obiettivo è lo sviluppo di una nuova coppia di lanciatori aerospaziali caratterizzati da una maggiore capacità di carico utile ed una elevata efficienza propulsiva, l'Università degli studi Roma Tre e l'azienda AVIO hanno costruito un archivio di dati aerodinamici che guiderà l'azienda stessa attraverso le fasi successive del progetto del primo dei due nuovi veicoli di lancio, il VEGA-C. Il nuovo archivio sarà ottenuto sia mediante misurazioni in galleria del vento sia mediante simulazioni fluidodinamiche numeriche che, correlate con adeguati modelli d'incertezza, forniranno i coefficienti aerodinamici per i valori di Mach richiesti in corrispondenza di specifici assetti del lanciatore lungo la traiettoria prestabilita. La campagna sperimentale, che ha fornito le prime informazioni riguardo all'aerodinamica del lanciatore, è stata condotta presso il centro ricerche INCAS in Romania. L'intera campagna di simulazioni fluidodinamiche numeriche, invece, sarà svolta dall'Università degli studi Roma Tre e dall'azienda AVIO.
Il tutto con lo scopo di produrre un intervallo di confidenza dei coefficienti aerodinamici e sviluppare un nuovo algoritmo di calcolo per la caratterizzazione preliminare delle azioni aerodinamiche. Valutare i carichi aerodinamici che agiscono sul veicolo di lancio VEGA-C è un aspetto di primaria importanza perché rappresenta un dato essenziale per i calcoli della meccanica del volo e della meccanica strutturale. Per quanto riguarda il nuovo lanciatore, il VEGA-C aumenterà di almeno 700 [kg] la prestazione nominale del suo predecessore sulla stessa missione di riferimento. Questo risultato verrà conseguito mediante l'utilizzo di una configurazione a quattro stadi leggermente differente da quella del VEGA. Il lanciatore aerospaziale VEGA-C, infatti, sarà dotato di una coppia di nuovi motori a propellente solido (P120 e ZEFIRO 40) che porterà i nuovi micro e nanosatelliti aventi carichi utili maggiori sulle stesse orbite.

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1 1 Introduzione Al giorno d’oggi micro e nanosatelliti aventi piccole masse vengono trasportati nello spazio come un carico utile ‘aggiuntivo’ o ‘multiplo’. Risulta ancora troppo costoso, infatti, dedicare missioni aerospaziali separate per il lancio nelle orbite terrestri di masse molto più piccole di quella di carico utile progettata. Le missioni di volo con carichi utili aggiuntivi costituiscono dunque la nuova frontiera dell’aerospazio. Durante lo scorso decennio, questa problematica relativa alle missioni aerospaziali con carichi utili multipli, ha portato l'Europa a sviluppare un programma internazionale volto alla progettazione di una nuova famiglia di lanciatori aerospaziali di piccole dimensioni in grado di trasportare in orbite basse micro e nanosatelliti. Il primo veicolo di lancio appartenente a tale famiglia è stato il lanciatore aerospaziale VEGA. Quest’ultimo rappresenta il risultato di una stretta collaborazione tra l'agenzia spaziale italiana e quella europea. In un primo momento, la famiglia di lanciatori aerospaziali di piccole dimensioni era stata progettata per lanciare satelliti con masse di carico utile fino a 1500 [kg], tuttavia, la crescente domanda di missioni per microsatelliti e l'incredibile affidabilità del lanciatore VEGA, hanno costretto l'Europa a ridimensionare la capacità di carico utile di questa famiglia di lanciatori. In questo scenario è stato definito un nuovo orientamento europeo ed un nuovo programma aerospaziale denominato “Consolidamento e preparazione all'Evoluzione del lanciatore aerospaziale VEGA” attraverso cui sono state poste le basi per lo sviluppo di nuovi veicoli di lancio con maggiori capacità di carico e la promessa di essere più sostenibili. Nell'ambito di tale programma, il cui obiettivo è lo sviluppo di una nuova coppia di lanciatori aerospaziali caratterizzati da una maggiore capacità di carico utile ed una elevata efficienza propulsiva, l'Università degli studi Roma Tre e l’azienda AVIO hanno costruito un archivio di dati aerodinamici che guiderà l'azienda stessa attraverso le fasi successive del progetto del primo dei due nuovi veicoli di lancio, il VEGA-C. Il nuovo archivio sarà ottenuto sia mediante misurazioni in galleria del vento sia mediante simulazioni fluidodinamiche numeriche che, correlate con adeguati modelli d’incertezza, forniranno i coefficienti aerodinamici per i valori di Mach richiesti in corrispondenza di specifici assetti del lanciatore lungo la traiettoria prestabilita. La campagna sperimentale, che ha fornito le prime informazioni riguardo all’aerodinamica del lanciatore, è stata condotta presso il centro ricerche INCAS in Romania. L'intera campagna di simulazioni fluidodinamiche numeriche, invece, sarà svolta dall’Università degli studi Roma Tre e dall’azienda AVIO.

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Parole chiave

vega
aerdoynamic characterization
caratterizzazione aerodinamica
vega c
y+
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