Estudio de la dinámica de separación de etapas de vehículos lanzadores

• Autores: Peyran, Mateus; Donati, Javier; Acosta, Vicente; Salcedo, Iñaki; Algozino, Santiago; Ringegni, Pablo Lorenzo
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: documento de conferencia
• Materia: Ingeniería; vehículos lanzadores; separación; parámetros de diseño
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

En las últimas décadas, la gran mayoría de las misiones espaciales se realizan con vehículos lanzadores multietapa, los cuales utilizan dos o más etapas que contienen sus propios motores y propelentes. Los vehículos con esta configuración permiten lograr reducciones en los costos operativos de la misión, ya que disminuyen el propergol total requerido, a partir de disminuir la masa del vehículo al separar las etapas que hayan agotado sus reservas. Además, permiten optimizar los motores de las distintas etapas para las condiciones atmosféricas variables, en función de la altura a la que opera el lanzador. Sin embargo, cada evento de separación de etapas durante el vuelo introduce un riesgo adicional para el éxito de la misión, por lo que es de vital importancia asegurarse de que se produzca de acuerdo con ciertos requerimientos, que, de no cumplirse, pueden dar lugar a colisiones, daños estructurales o del equipamiento, e incluso a la pérdida del control del vehículo. El presente trabajo surge de la motivación de poder analizar cómo se desarrolla el evento de separación y la influencia de los parámetros de diseño sobre el éxito o falla del mismo. En primer término, se desarrolla un modelo matemático que describe la dinámica del evento para un vehículo lanzador en configuración tándem, con el cual es posible realizar simulaciones modificando parámetros de la configuración del vehículo y del sistema de separación. En segundo término, para una configuración particular con sus incertidumbres asociadas, se realiza un análisis de sensibilidad global de variables mediante el método de Montecarlo, a fin de poder cuantificar el impacto sobre el éxito o falla de la misión que tiene cada una de las variables de entrada.
Facultad de Ingeniería