Análisis de requerimientos y determinación preliminar de la potencia de actuación para el TVC de un vehículo lanzador con tobera flexible

Abstract

En los vehículos lanzadores se requiere de un sistema de control de dirección del vector de empuje (TVC) que permita desarrollar un vuelo a lo largo de una trayectoria programada, así como también compensar las perturbaciones que se presenten durante la fase propulsiva. Existen distintos mecanismos para lograr este objetivo, siendo uno de los más utilizados el basado en modificar la dirección de la tobera de empuje. En el caso de combustibles sólidos, la tobera incluye una junta flexible conformada mediante la unión de un elastómero con aros de acero que posibilita ajustar la orientación del eje de empuje, mediante un actuador lineal montado de manera conveniente entre la tobera y la estructura del vehículo, el que provoca la deformación elástica de la junta. Se abordará la problemática de utilizar un actuador electromecánico (AEM), basado en tecnología de un motor eléctrico sin escobillas (brushless), para conformar el sistema de control de orientación de una tobera flexible. Dichas toberas imponen fuertes requerimientos operativos a los sistemas de actuación, debido a los elevados valores de rigidez y rozamiento que presentan. En lo metodológico se ha procedido formulando el modelo matemático mecánico, con el que se llevó a cabo la simulación numérica de funcionamiento empleando software especializado de acuerdo a los requerimientos impuestos para determinar a priori las potencias requeridas para los diferentes casos de maniobras planteados. Luego, en las condiciones de peor caso, se pasó a optimizar la relación de transmisión teniendo asimismo en cuenta los requerimientos de respuesta en frecuencia para condiciones de funcionamiento lineal.