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Missione compiuta per Aurora: un motore spaziale stampato in 3D

Aurora, potrebbe essere la risposta alle sfide della propulsione spaziale oggi e domani , ma funziona?

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ArianeGroup sta supportando un team di studenti aerospaziali della scuola di ingegneria francese ESTACA con un progetto innovativo: un vero e proprio motore spaziale a propellente liquido, costruito utilizzando la stampa 3D. I test sono stati un successo. Ad ArianeGroup a Vernon, vicino a Parigi, un’iniziativa eccezionale condotta da un gruppo di giovani appassionati di spazio ha appena registrato un notevole successo. La storia inizia nel 2018, quando un team di studenti aerospaziali della scuola di ingegneria francese ESTACA ha creato il progetto Aurora Liquid Engine per sviluppare, costruire e testare un motore a razzo a propellente liquido a bassa spinta.

L’ambiziosa Missione del progetto Aurora era quello di realizzare tutte le fasi dello sviluppo di un motore a propellente liquido (ossigeno liquido/Jet-A1), dalla progettazione preliminare, alla produzione delle parti del motore e di un banco prova personalizzato e alle effettive cotture di prova. In qualità di partner pienamente impegnato, ArianeGroup sta assistendo il progetto offrendo supporto tecnico per i test del motore presso lo stabilimento ArianeGroup di Vernon.

Il team di studenti ESTACA con i loro supervisori. Crediti: ArianeGroup

L’obiettivo del progetto è quello di produrre un modello funzionale di un motore a propellente liquido a ciclo rigenerativo con piccola spinta (1000 Newton o circa 100kg). il team di studenti mira a sviluppare tecniche di produzione innovative o non convenzionali al fine di produrre un articolo di prova con cui potremmo valutare e quantificare i guadagni di prestazioni rispetto ai tradizionali metodi di produzione di motori a razzo. L’innovazione sarà al centro del progetto.

Missione di riempimento LOX 1

Set-up di prova – banco di riempimento LOX 1 – prima della cottura n° 1. Crediti: ArianeGroup

Per dimostrare che un motore ad alte prestazioni può essere prodotto in modo economico e rapido, gli studenti hanno optato per un processo innovativo: la stampa 3D in metallo. Aurora è costruito da un unico pezzo di lega metallica stampata in 3D fornita dalla società specializzata AddUp Solutions, un altro partner del progetto. A differenza dei processi di lavorazione convenzionali, in cui i motori spaziali sono costituiti da migliaia di parti assemblate in una disposizione complessa, i vantaggi dell’approccio adottato per Aurora sono numerosi: peso ridotto al minimo, forme geometriche ottimizzate, tempi di produzione ridotti, maggiore resistenza eliminando fissaggi e saldature.

Motore in posizione prima dello sparo n° 1. Crediti ArianeGroup

Sia nella sua progettazione che nella sua costruzione, Aurora potrebbe essere la risposta alle sfide della propulsione spaziale oggi e domani , ma funziona? Per testarlo, il team aurora ha sviluppato una struttura compatta in grado di ospitare motore, sensori, serbatoi e accenditore sul banco prova del sito di Vernon di ArianeGroup e l’ha collegata a un banco di monitoraggio e controllo. A causa della crisi sanitaria, il progetto ha dovuto essere rinviato per un po ‘, ma nel febbraio di quest’anno, gli studenti hanno finalmente potuto trascorrere una settimana a testare il loro motore sul sito di test arianeGroup, con due spari di 5 secondi. Questi test hanno convalidato la progettazione del banco prova e del motore. I dati sono stati analizzati e il motore è programmato per essere tagliato al fine di massimizzare il feedback a ESTACA.

Video dei test. Crediti: ArianeGroup

Obiettivo del Team studentesco

L’obiettivo del team è quello di realizzare tutte le fasi di sviluppo di un motore a propellente liquido e del suo banco prova. Si parte dagli studi preliminari e dimensionamento alla produzione di un banco e parti del motore. Questo progetto permette agli studenti di avere un’esperienza unica sulla creazione di un sistema spaziale complesso. Permetterà anche di approfondire le nostre capacità pratiche e sperimentali. Verranno studiate molte aree dell’ingegneria, come la meccanica dei fluidi e i CFD, il CAD e l’ottimizzazione delle sollecitazioni o gli studi termici e dei materiali gassosi. A livello sperimentale, il progetto darà l’opportunità di effettuare test su piccola scala su nuove soluzioni relative alla propulsione spaziale liquida. Il completamento del progetto avverrà sotto forma di un test al banco prova che integrerà l’acquisizione e l’analisi dei dati sulle prestazioni del motore. Questo test permetterà di giudicare le scelte progettuali effettuate nel corso dell’anno.

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