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La NASA effectue une plongée en profondeur de données après le test d'abandon de l'ascension d'Orion en juillet

Après le test réussi de juillet Ascent Abort-2 (AA-2) du système d'abandon de lancement (LAS) pour le satellite Orion de la NASA, l'agence spatiale examine actuellement les données recueillies avec ses sous-traitants. Le test supersonique à basse altitude comportait environ trois douzaines d’objectifs en vol et les ingénieurs analysaient toutes les données recueillies lors du court test pour vérifier que ces objectifs avaient été atteints.

Les conditions de déclenchement de l’abandon du LAS lors du test ont été choisies pour constituer un cas de stress supplémentaire pour le système d’abandon, ainsi que pour un test d’abandon de piste effectué en 2010. Les données du test en vol permettent aux vérifications techniques de vérifier systématiquement que le LAS a bien fonctionné. dans ces conditions, tout en fournissant un retour d’information pour les prévisions établies par des modèles analytiques des performances et des environnements en vol.

L'analyse des données de test jusqu'à présent montre que le SVL a de meilleures marges structurelles que les estimations incluses dans le test. Les connaissances acquises grâce au test sont prises en compte dans l'assemblage des composants LAS restants pour le premier lancement avec équipage d'Orion dans la mission Artemis 2.

Analyse détaillée des données de performances de test réussies

Le test Ascent Abort-2 a utilisé un missile balistique pour accélérer un LAS de conception industrielle avec un laboratoire d’essais hautement instrumenté en forme de module d’équipage, permettant de choisir avec soin les conditions de vol où une séquence d’abandon du LAS complet a été exécutée. "Le système d'abandon du lancement (LAS) pour AA-2 a fonctionné exactement comme prévu et prévu, l'équipe n'a constaté aucune anomalie", a déclaré Robert Decoursey, responsable du programme d'abandon du lancement pour le programme Orion de la NASA.

Le LAS dispose de trois moteurs différents qui se déclenchent à différents moments du test: le moteur d'abandon, le moteur de contrôle d'attitude (ACM) et le moteur de largage. Lorsque l’abandon du test d’abandon du test d’abandon (ATB) a été lancé, le moteur d’abandon a généré près de 400 000 livres de poussée à l’allumage, mais l’ACM a également tiré pour contrôler le vol du véhicule.

Tous deux construits par Northrop Grumman, le moteur d’arrêt s’allume pendant environ cinq secondes, tandis que l’ACM se déclenche plus longtemps. L’ACM a ensuite réorienté l’ensemble de l’article à tester avec l’extrémité franche du module d’équipage, puis le moteur de largage Aerojet Rocketdyne a été mis à feu pour séparer le LAS du simulateur de module d’équipage.

Crédit: NASA.

(Légende de la photo: Les éléments du véhicule d’essai en vol du test AA-2 à gauche. À droite, les éléments du système de lancement interrompu. Photo: NASA.)

Les préparatifs globaux des tests ont été ralentis par un arrêt partiel du gouvernement de cinq semaines entre Noël et le mois de janvier, mais le véhicule complet pour les essais en vol a été couplé au Complexe de lancement spatial 46 de la Station de la Force aérienne de Cap Canaveral (CCAFS) à la fin du mois de mai. le test a été reporté au 2 juillet.

Une fois que l'article de test en vol Orion et l'ATB ont été couplés physiquement, toutes les autres connexions ont été complétées et vérifiées pendant un mois de juin orageux. "C'était surprenant de constater qu'en mai, nous n'avions pas de retard à cause de la foudre, mais le mois de juin ressemblait à l'inverse", a déclaré Don Reed, responsable du projet AA-2 de la NASA.

«Nous avions pris en compte la marge météorologique, car nous savions que nous aurions plus de chance d’avoir des orages en juin uniquement à partir de données historiques. Nous avons donc prévu environ une semaine de marge météorologique et, Dieu merci, nous l’avons fait. En fin de compte, nous avions suffisamment de marge de planification pour tenir compte des retards dus à tous les orages. »

Avant le test, l'équipe de test a effectué un ensemble de simulations. «Nous avons en fait eu deux séances de« carte verte »à une semaine d'intervalle, puis environ une semaine plus tard, une dernière répétition symbolique de la mission», a expliqué Reed. "Le premier était que j'étais heureux quand c'était fini parce qu'ils jetaient beaucoup de choses à l'équipe, beaucoup de ce que nous appelons des cartes vertes, des anomalies, et l'équipe a donc beaucoup appris."

"C'était vraiment bien parce que l'équipe a vraiment appris à travailler ensemble et à gérer les différentes anomalies."

Crédit: NASA / Cory Huston.

Légende de la photo: Météo saisonnière dans la zone Space Coast en juin, comme le montre le Complexe de lancement spatial 46 à la base aérienne de Cape Canaveral. Un calendrier supplémentaire a été prévu dans le calendrier des préparatifs du lancement final pour prendre en compte les périodes pendant lesquelles les alertes à la foudre suspendraient les opérations. .)

Le test portait spécifiquement sur les capacités d’abandon du lancement fournies par le LAS pour Orion. Lorsque le booster pour le test atteignait les conditions choisies, le contrôleur central volant du logiciel Orion GNC envoyait la commande d'abandon au LAS.

«Nous avons passé pas mal de temps à essayer de créer une condition de test qui soit la plus utile et la plus stressante sans évidemment dépasser les capacités du système», a déclaré Griffin Corpening, Ingénierie et intégration des systèmes NASA AA-2 (SE).

Les performances de l’ATB étaient un peu «chaudes», atteignant la condition d’abandon quelques secondes plus tôt que les prévisions avant le vol. «Nous avons conditionné le moteur dans la plage que nous avons analysée», a noté Reed. "C'est juste que la performance du moteur varie."

«Tout moteur donné aura un écart en termes de poussée et celui-ci se situait donc à l'extrémité supérieure de la courbe de poussée, la courbe de poussée nominale et dispersée si vous le pouviez, c'est pourquoi nous l'appelons un moteur chaud. Mais le contrôle de navigation par guidage a été conçu pour pouvoir gérer toutes les dispersions sur la poussée du moteur. Ils ont en fait fait du bon travail, rendant compte de cela sur celui-ci.

Dans AA-2, l'accent a été mis sur le test du LAS, aucun système de parachute n'a été intégré à la base. Une série d'essais de qualification des systèmes de parachute d'Orion a été achevée en septembre 2018.

Outre les performances en temps réel du LAS et du logiciel d'abandon GNC de l'engin spatial, les résultats du test étaient un ensemble de données volumineux. Parallèlement à la vidéo enregistrée à partir de plusieurs caméras de suivi au sol, des données de test embarquées ont été collectées à haute fréquence auprès de neuf cents capteurs mesurant les températures, les pressions, les accélérations et l'acoustique.

Les données ont été enregistrées par télémétrie transmise au sol à partir de la plaque chauffante et des dispositifs de stockage de données embarqués qui en ont été éjectés sur son arc balistique avant que l'impact avec l'eau ne détruise l'article à tester.

Crédit: NASA.

Légende de la photo: Lancement de la séquence d’abandon du LAS pendant le test AA-2, telle que vue par l’une des caméras de surveillance de la zone de test orientale. À gauche, allumage du moteur d’abandon; à droite, allumage du moteur de contrôle d’attitude. En plus du déclenchement des deux moteurs, des dispositifs pyrotechniques ont également été utilisés dans le même temps pour séparer la pile d’articles de test combinés LAS-Crew Module de l’article de test Abort Test Booster et Ring de séparation.

Une douzaine d’enregistreurs de données ont été éjectés deux à deux de l’article à tester avant son impact sur l’eau. Les enregistreurs de données éjectables (EDR) étaient conçus pour flotter et étaient dotés de balises permettant de les localiser plus rapidement. tous les douze ont été rapidement récupérés de l'eau quelques heures après le test.

Voir également

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La télémétrie des capteurs était également transmise en temps réel de l'article à tester aux stations au sol en vol; Cependant, avec la récupération de tous les périphériques de stockage embarqués, les derniers à quitter l’article à tester offraient la meilleure couverture de données de l’essai à partir de l’article à tester en vol.

«La manière dont nous avons configuré notre télémétrie (TM) à partir du véhicule d’abandon du lancement consistait à mettre les données en mémoire tampon un peu avant la séparation par largage LAS, puis à les rediffuser, a expliqué Corpening. "Tandis que les enregistreurs de données éjectables enregistrent les données en temps réel jusqu'à leur éjection."

«Nous avons donc pris les données finales de l'enregistreur de données éjectable, qui contenait le jeu de données le plus complet, sans aucune perte, bien sûr, car elles ont été enregistrées à bord et ce sont les données que nous avons utilisées pour le traitement après vol. Maintenant, évidemment, si nous n'avions pas récupéré ces enregistreurs, nous nous serions basés sur les données TM, mais il s'est avéré que nous disposions de données immaculées pendant une longue durée provenant des enregistreurs de données éjectables. ”

“Nous n'avions pas d'enregistreurs de données éjectables dans les données Abort Test Booster, qui présentaient des abandons périodiques, mais les données critiques juste avant la séparation étaient en bon état grâce à TM et nous avons pu obtenir des séquences vidéo de séparation de très haute qualité. ainsi que les données provenant de l’ATB juste avant la séparation, ce qui nous intéressait le plus », a ajouté Corpening. "Donc, du point de vue de la MT et de l'acquisition de données, nous avons obtenu tout ce que nous voulions."

Examen des données d'ingénierie

L'analyse des données post-test et les examens se poursuivent à l'automne suivant le test du 2 juillet. «Du côté de Abort Test Booster, ils ont remis leur rapport final sur les données. Le travail est donc terminé, mais les experts en la matière sont toujours en train de fouiller dans les détails des données», a déclaré Corpening.

«Nous avons trois examens principaux mis en place, nous les appelons des conseils de révision technique (ERB) et nous en avons achevé deux. Le troisième est prévu pour novembre et consistera en un examen technique final des données, suivi du rapport après vol. »

Crédit: NASA / Ronald Beard.

(Photo: L’équipe de récupération d’enregistreurs de données éjectables de la NASA tient des enregistreurs de données éjectables récupérés flottant dans l’océan Atlantique après le test AA-2. Les EDR étaient équipés de balises pour accélérer la récupération et les douze récupérés environ une heure après le test. )

«Nous avions trente-huit objectifs de test en vol et, depuis le dernier ERB de juillet, nous en avions pleinement atteint dix-sept», a ajouté Corpening. «Nous en avons rencontré partiellement trois en raison de défaillances de l’instrumentation de vol pour le développement (DFI) que nous avons connues lors du test en vol que nous avons acceptées et de deux autres choses.»

"Et puis dix-huit objectifs de test en vol sont toujours en cours, mais de nombreux objectifs détaillés ont été réalisés et ils ont tous l'air très positifs à ce stade."

Corpening a noté que les objectifs du test étaient divisés en différents domaines et que les ingénieurs analysaient les données pour déterminer si les objectifs avaient été atteints lors du test. «Le système de navigation et de contrôle de guidage (GNC), une grande partie de la performance qui en est le résultat, réunit donc ces types qui intègrent la traînée aérodynamique, la poussée du moteur d’abandon, les divers modes de flexion structurelle, etc. ," il a dit.

«À la mi-juillet ou à peu près, tous les objectifs de test en vol du GNC étaient très favorables, les prévisions se situaient bien dans les attentes. Nous avons collecté de nombreuses données sur l'aérodynamique. À l'heure actuelle, trois de ces objectifs de test en vol ont été atteints et ceux-ci caractérisent principalement les événements de séparation d'un point de vue aérodynamique. »

«[Ils] continuent à fouiller dans les détails des données acoustiques», a-t-il ajouté. «Le moteur d’abandon génère beaucoup d’énergie acoustique et l’un des objectifs majeurs du test en vol est de collecter les données acoustiques pour les comparer aux prévisions. C’est très favorable, même si, comme je l’ai dit, elles sont toujours en train d’exploiter.

«Les charges et la dynamique constituent un autre domaine important. Le moteur interrompu génère une poussée considérable en très peu de temps. Les charges sont importantes, mais elles se situent dans les prévisions. ”

«La performance des mécanismes est également liée à celle-ci», a-t-il poursuivi. «Les trois principaux mécanismes à bord du véhicule d’arrêt du lancement – la rétention et la libération de l’anneau de séparation (R

«Ensuite, nous avions quelques objectifs du point de vue thermique et ceux-ci semblaient également positifs.»

Crédit: Jack Beyer pour NSF.

(Légende de la photo: le moteur d’abandon du LAS éloigne le véhicule d’abandon du lancement du test d’essai en cours de tir alors que le moteur de contrôle d’attitude se dirige.)

Jusqu'à présent, l'analyse en cours montre que les mesures de test restent dans les limites prévues par les modèles analytiques. «Six éléments de données critiques ont été identifiés dans ce sens et, dans tous les cas, les données de vol de l'AA-2 étaient soit enveloppées par les prévisions, soit inférieures aux prévisions, de sorte qu'elles réévaluaient ces prévisions», a déclaré Corpening.

«À ma connaissance, nous n’avons jamais dépassé les prévisions. Nous en avons été enveloppés et / ou inférieurs à ce qu’ils réévaluaient à partir des données des tests en vol, c’était donc une bonne nouvelle dans tous les domaines.»

Deux tests en vol du LAS Orion ont été effectués, le test Pad Abort-1 en 2010 et AA-2. Les tests «virtuels» du reste de l'enveloppe de vol annulée par le LAS sont laissés aux modèles analytiques.

Les données des tests en vol permettent également d'affiner la modélisation afin de prédire avec plus de précision les performances du système que personne ne souhaite utiliser, à l'exception de ces tests de l'ère du développement.

La publication approfondie par la NASA des données suivant le test d’abandon d’ascension d’Orion de juillet est apparue pour la première fois sur NASASpaceFlight.com.