Thử độ bền cho thùng nhiêu liệu hệ thống phóng SLS

Vào ngày 9/12 vừa qua, tại trung tâm không gian Marshall ở Hunstville, bang Alabama, các kỹ sÆ° của NASA đã thá»±c hiện má»™t thí nghiệm Ä‘á»™c đáo đó là tìm cách phá hủy má»™t chiếc “lon” khổng lồ bằng 1 lá»±c lên đến 1 triệu pound (hÆ¡n 450 tấn). Thí nghiệm phá hủy là má»™t phần của dá»± án thiết kế thùng nhiên liệu cho Space Launch System (SLS) – hệ thống sẽ được sá»­ dụng để phóng tàu vÅ© trụ Orion lên quỹ đạo và thá»±c hiện các sứ mạng không gian sâu.

Những tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng ban đầu được trang bị các thùng chứa lớn đặt trong thân. Tuy nhiên, vào những năm 1950, các kỹ sư đã nhận ra rằng thùng nhiên liệu là một sự phí phạm không cần thiết về trọng lượng cũng như tính linh hoạt của tên lửa. Câu trả lời của họ là chuyển toàn bộ phần thân của tên lửa thành thùng nhiên liệu. Đến những năm 1960, ý tưởng thiết kế thân tên lửa kiêm thùng nhiên liệu tiếp tục được phát huy trong giai đoạn chạy đua không gian (Space Race) với kết quả là những khoang hình trụ bằng kim loại khổng lồ chứa nhiên liệu, tích hợp với cấu trúc tên lửa.

PhÆ°Æ¡ng pháp tiếp cận này giải quyết được rất nhiều vấn đề những cÅ©ng làm phát sinh nhiều vấn đề khác. Thân tên lá»­a không chỉ bao bọc trang thiết bị bên trong mà còn phải chịu áp suất, kiểm soát tác Ä‘á»™ng v.v… Vì vậy, phần thân cần phải đảm bảo Ä‘á»™ vững chắc để duy trì cấu trúc tên lá»­a.

Thử nghiệm của NASA có tên Shell Buckling Knockdown Factor Project được thực hiện tại phòng thí nghiệm kỹ thuật động lực học và cấu trúc thuộc trung tâm không gian Marshall. Đây là cũng là địa điểm thử nghiệm của tên lửa Saturn V, tàu con thoi Space Shuttle và các thành phần của trạm không gian quốc tế ISS. Chiếc thùng nhiên liệu được thử nghiệm là một thành phần chưa được dùng đến của tàu con thoi. Thùng có đường kính 8,3m, được chế tạo bằng hợp kim nhôm-lithium và NASA cho biết cấu trúc của nó tương tự các thùng nhiên liệu của SLS.

Mục đích của cuộc thử nghiệm là kiểm tải của thùng nhiên liệu trong quá trình phóng SLS. Thùng được áp suất hóa để mô phỏng các điều kiện bay và quan sát khả năng chịu đựng đối với áp suất bên trong, lực nén và lực uốn cong có thể gây vặn xoắn cấu trúc.

Mark Hilburger – kỹ sÆ° nghiên cứu tại bá»™ phận cÆ¡ học và ý tưởng cấu trúc thuá»™c trung tâm nghiên cứu Langley của NASA tại Hampton, bang Virginia cho biết: “Khi thùng bị uốn cong, chúng tôi nghe thấy tiếng nổ bang bang, gần giống nhÆ° tiếng sấm và có thể thấy những chá»— bịcong lá»›n trên chủ thể thá»­ nghiệm”.

Tỉ lệ uốn cong được đo đạt bằng một kỹ thuật có tên Digital Image Correlation. Chiếc thùng được sơn 70.000 điểm hình quả trám màu đen và trắng không theo quy tắc. Xung quanh thùng là 22 camera tốc độ cao liên tục giám sát các điểm sơn và ghi lại mọi vết cong, rách hoặc kéo căng bằng cách đo đạt mọi sư dịch chuyển của các điểm sơn trên một khu vực lớn của thùng.

Mục tiêu của bài thử nghiệm là tìm ra một phương pháp để giảm trọng lượng của SLS xuống 20%. Điều này sẽ cho phép hệ thống đẩy mang được tải trọng nặng hơn và sứ mạng có thể đi xa hơn vào không gian sâu.

“Ngoài việc cung cấp dữ liệu cho Ä‘á»™i ngÅ© thiết kế Space Launch System, những thá»­ nghiệm trên sẽ là bÆ°á»›c chuẩn bị cho các thá»­ nghiệm tỉ lệ lá»›n hÆ¡n. Việc thá»±c hiện các bài thá»­ nghiệm về cấu trúc trên phần cứng vá»›i kích thÆ°á»›c tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng phần cứng của SLS sẽ mang lại nhiều lợi ích to lá»›n cho sá»± phát triển của tên lÆ°a trong tÆ°Æ¡ng lai”, Matt Cash – lãnh đạo nhóm kỹ sÆ° thá»­ nghiệm dá»± án Shell Buckling tại Marshall cho biết.

khoahoc.com.vn – Công nghệ má»›i – Công nghệ má»›i – Rss – Các bài viết má»›i nhất

Thử độ bền cho thùng nhiêu liệu hệ thống phóng SLS