Presentazione del lavoro
All’ Institut fuer Raumfahrt Systeme di Stuttgart vengono compiuti studi sperimentali e teorici su modelli di arcogetti ad alta potenza, al fine di comprendere qualitativamente e quantitativamente i processi fisici che ivi hanno luogo e per poter collocare tali propulsori nell’ambito delle missioni spaziali (come ad esempio la partecipazione all’equipaggiamento di un volo su Marte) mirando a ottimizzarne quindi le caratteristiche tecniche come spinta e rendimento.
Un importante scopo degli esperimenti è la misura della spinta.
A tal fine all’IRS viene utilizzata una bilancia di spinta il cui funzionamento segue il principio del pendolo. Sebbene tale dispositivo garantisca misure di una certa attendibilità, esso è affetto da imperfezioni che provengono dalla difficoltà di realizzazione di sospensioni prive di attrito e cavi di alimentazione di acqua e corrente che non siano sottoposti a sforzo.
Oltre a ciò all’IRS è in via di sviluppo il propulsore ibrido ATTILA che non può essere integrato in nessun banco di spinta.
In questo contesto diventa importante valutare metodi alternativi per la determinazione della spinta di un tale propulsore. Una possibilità risiede nella misurazione della pressione di Pitot del getto di propellente espulso dal motore. Attraverso la misura di un profilo radiale di tale pressione si perviene alla relativa distribuzione di pressione totale, considerando naturalmente la presenza dell’onda d’urto in corrispondenza della sonda, indi alla valutazione dalle spinta fornita dal propulsore.
In questo lavoro è stato perciò impiegata una sonda di Pitot al fine di determinare la spinta dell’arcogetto ad alta potenza HIPARC sviluppato all’IRS, a propellente Idrogeno, misurandone la pressione del getto. La sonda installata presenta un foro di 17 mm di diametro che induce a valutare anche gli effetti della viscosità sui dati acquisiti.
Per un’ ulteriore caratterizzazione del propulsore è stata determinata la distribuzione dell’entalpia specifica locale del getto di plasma attraverso l’utilizzo di sonde per la rilevazione del flusso di calore. Indagini supplementari sono state compiute per un primo studio sulle proprietà catalitiche di alcuni materiali sotto il flusso di plasma di Idrogeno.
Per l’elaborazione dei dati misurati è stato considerato il modello unidimensionale per l’urto.
Obiettivo di questo lavoro è verificare l’utilizzabilità della misura della pressione di Pitot come metodo aggiuntivo di misura della spinta al fianco della già nota bilancia di spinta.
