Sichere Luft- und Raumfahrtmissionen nach der Strukturqualifikation der Trägerraketen Ariane 5 und 6

Das spanische nationale Institut für Luft- und Raumfahrttechnik (INTA) führt über das Testzentrum des Ariane-Programms (CEPA) die Qualifikationstests an den großen Strukturen der Ariane-Trägerraketen durch, insbesondere an denen am oberen Teil der Rakete, wo sich die Gehäuse mit der Ausrüstung zur Flugsteuerung und der Schnittstellenstruktur zwischen der ersten und zweiten Raketenstufe befinden.

Die Herausforderung

Das spanische nationale Institut für Luft- und Raumfahrttechnik (INTA) führt über das Testzentrum des Ariane-Programms (CEPA) die für die Strukturqualifikation der Trägerraketen Ariane 5 und 6 sowie für viele andere Elemente, die im Rahmen der Missionen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) eingesetzt werden, erforderlichen Tests durch. Dies erfordert hochinnovative Sensor- und Datenerfassungstechnologie, um die strengen Anforderungen hinsichtlich der Messung des dynamischen Verhaltens der Strukturen und der Fristen zu erfüllen.

Die Lösung

Das CEPA setzt HBK-Dehnungsmessstreifen, das Verstärkersystem CANHEAD, das Datenerfassungssystem MGCplus und die Datenerfassungssoftware catman Enterprise zusammen ein, um Informationen über die Strukturbauteile der Trägerraketen zu erhalten und mit bis zu 7000 simultanen Kanälen zu arbeiten.

Das Ergebnis

Das HBM-System schafft eine zuverlässige und vielseitige Messkette, die höchstmögliche Präzision bietet und gleichzeitig Kosten und Testzeit reduziert. Am wichtigsten ist die Gewährleistung der Sicherheit der Ariane-Trägerrakete und ihrer Nutzlasten zur Unterstützung von Weltraumprojekten wie JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer).

Das CEPA befindet sich in einem Hangar, der an die Landebahn des Flugpatzes Torrejón de Ardoz (Madrid) angebunden ist. Ziel ist es, vor der Inbetriebnahme das Verhalten der Trägerrakete und anderer Flugzeugstrukturen zu überprüfen und so Sicherheit und gute Leistungsfähigkeit während des Fluges und der Betriebslebensdauer zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist innovativste Technologie erforderlich.

Das Testzentrum setzt bei Sensoren und Datenerfassung auf Lösungen von HBK. Im Falle der Tests an den Trägerrakten Ariane 5 und 6 werden

eine große Anzahl von HBK-Dehnungsmessstreifen,
das Verstärkersystem CANHEAD,
das Datenerfassungssystem MGCplus und
die Datenerfassungssoftware catman Enterprise

eingesetzt, um strengste Projektanforderungen sowohl hinsichtlich der Testqualität als auch der Fristen zu erfüllen, da Flug- und Startterminverpflichtungen bestehen.

Fristen einhalten

Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Raumsonde für die Mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) im Jahr 2022 von einer Ariane 5-Rakete gestartet wird, deren Struktur die CEPA-Tests bereits bestanden hat.

Die verschiedenen Arten von HBK-Dehnungsmessstreifen und Datenerfassungssystemen ermöglichen es, Informationen über die Lasten zu erhalten (mittels hydraulischer Aktuatoren zum Erfassen von Daten für bis zu 700 Tonnen) und dabei mit bis zu 7000 simultanen Kanälen zu arbeiten.

Anpassung an die Anforderungen jedes Tests

DieDehnungsmessstreifen, die in 80% der Kanäle vorhanden sind, sind ideal zum Messen der Verformung der Strukturen geeignet. Die Systeme MGCplus und CANHEAD, die in der Nähe der Messstellen installiert werden können, tragen zur Reduzierung der Verdrahtungskosten bei und bieten eine optimale Alternative zur Erfassung und Analyse von Daten aus einer großen Anzahl von Kanälen.

Darüber hinaus kann diese HBK-Lösung an die Anforderungen jedes Prüfprozesses zur Strukturqualifikation angepasst werden und erfüllt die Anforderungen von „großen“ Tests (mit zwischen 2000 und 2500 Kanälen, wie im Fall der Ariane 6) und „kleinen“ Tests (mit zwischen 500 und 1000 Kanälen).

Für die Messung positionierter Dehnungsmessstreifen

CANHEAD kombiniert mit dem Datenerfassungssystem MGCplus

Langfristige Zusammenarbeit

Ricardo Atienza, Leiter des CEPA, betont:

Die Entscheidung für HBM fiel aufgrund „einer mehr als 20-jährigen Zusammenarbeit, in der die HBM-Produkte eine bessere Leistung als die der Konkurrenz gezeigt haben. Der Aftersales-Service und die Antwortzeiten des HBK-Expertenteams sind hervorragend. Daher empfehlen wir ihre Lösungen auch anderen Partnern und Kunden.“

Ohne Zweifel wird das CEPA für die Durchführung seiner nächsten Qualifikationstests an Strukturen, Lasten und neuem Equipment weiterhin auf das umfangreiche Portfolio an Test- und Messtechniklösungen von HBK vertrauen.

Über INTA

Das spanische nationale Institut für Luft- und Raumfahrttechnologie (INTA) ist eine öffentliche Forschungsorganisation (OPI) des Verteidigungsministeriums, die sich auf technologische Forschung und Entwicklung in den Bereichen Luftfahrt, Weltraum, Hydrodynamik, Sicherheit und Verteidigung spezialisiert hat.

Es übernimmt eine doppelte Aufgabe: die Durchführung von wissenschaftlicher Forschung und Aktivitäten zur Entwicklung von Systemen und Prototypen und Beratungsdienstleistungen für Kunden, Universitäten und Institutionen. In den mehr als 75 Jahren ihres Bestehens haben die INTA-Labors und -Installationen viele Generationen von Wissenschaftlern und Ingenieuren geschult.