Airbus Defence and Space

La pólvora del éxito

Quinto disparo

Se encendió en el Centro Espacial de Guayana una Etapa de Aceleración de Combustible Sólido (EAP) de Ariane. La prueba, de una duración de cerca de 130 segundos y durante la cual se monitorizaron unos 550 parámetros, se trataba del quinto disparo llevado a cabo en el marco del programa ARTA de seguimiento tecnológico del lanzador. Estos ensayos ya han propiciado avances considerables en la reducción de oscilaciones de empuje y, por tanto, en la seguridad y confort de las cargas útiles.

En el puerto espacial de la Guayana Francesa se llevó a cabo una prueba de encendido de un cohete de aceleración (booster) de combustible sólido del Ariane 5.
En el puerto espacial de la Guayana Francesa se llevó a cabo una prueba de encendido de un cohete de aceleración (booster) de combustible sólido del Ariane 5.© 2012 ESA-CNES-ARIANESPACE / Optique vidéo du CSG – S. MARTIN


Franck Maloron, de la Oficina de Diseño de los EAP de Ariane 5, y Brice Santerre, responsable de Proyecto del programa de desarrollo de Ariane 5, ambos pertenecientes a Airbus Defence and Space en Aquitania:

¿Cuánto tiempo lleva preparar un disparo de este tipo?

Brice Santerre: Hay que contar con tres años de preparativos y un año para procesar las mediciones obtenidas. En el caso de ARTA 5, se comenzó a mediados de 2009 con la definición de objetivos de la prueba y la revalidación de los materiales utilizados en el disparo ARTA 4. En la actualidad, ya nos estamos poniendo en marcha para ARTA 6, previsto para mediados de 2015. En cuanto se termina con un disparo enseguida hay que estar ya pensando en el siguiente.

Se trata de un ciclo bastante largo, sobre todo por la necesidad de tener que revalidar los materiales de prueba. Un cierto número de equipos tienen características técnicas vinculadas al banco de pruebas y, en este sentido, después de cada disparo hay que verificar las faldas delantera y posterior (JAV/JAR) o los dispositivos de fijación delanteros y posteriores (DAAR/DAAV). Estos solo se cambian cuando ya son inservibles, lo que sucede, por ejemplo, con la falda trasera, que ya ha pasado por ocho disparos desde el programa de cualificación de Ariane 5 y que en ARTA 6 será sustituida.

Franck Maloron: La revalidación y la rehabilitación de las faldas, del bulón DAAV, de las bieletas DAAR y de la mayoría de los materiales que se utilizan con ocasión de un disparo en banco ARTA son responsabilidad de Airbus Defence and Space. Al término de estos procesos, dichos materiales se reenvían a Francia. A continuación, las estructuras se examinan mediante los medios apropiados (corrientes de Foucault, ultrasonidos, magnetoscopia). En esta fase se cambia la tornillería menuda, las piezas fungibles, mientras que las partes ‘grandes’ se mantienen siempre y cuando se las pueda revalidar.

¿Cómo se reparten estas tareas?

BS: La Agencia Espacial Europea (ESA) es el cliente, pero los objetivos de los ensayos los definen más bien los fabricantes: Airbus Defence and Space y Europropulsion. Cada fabricante propone objetivos que se someten a debate durante un comité director conjunto con la ESA y Arianespace. La estructura contractual es distinta a la de fabricación. La ESA encarga directamente a Europropulsion un contrato relativo a un Motor de Propergol Sólido (MPS), es decir, con los segmentos insertados y montados, y otro a Airbus Defence and Space para nuestros materiales, así como para los aspectos de sistema. Efectuar el disparo queda bajo la responsabilidad de la subdirección de tierra del CNES, que también recibe un contrato de la ESA.


Franck Maloron, ante el Banco de Pruebas de Cohetes de Aceleración de Combustible Sólido (BEAP), en mayo de 2012.BFM: En Airbus Defence and Space también somos responsables de toda la definición de la Etapa. Preparamos el Informe Industrial de Definición (DID) y la Especificación de Ejecución (SMO), es decir, el ‘manual de usuario’ del disparo. Conocemos por tanto toda la definición de la Etapa, inclusive todos los elementos de apoyo a la medición, el cableado funcional, el de medición, etcétera. También estamos a cargo de la totalidad del informe justificativo (como es el caso de las cargas específicas del disparo en banco, de los márgenes de seguridad de las estructuras, de las uniones atornilladas...). Por ejemplo, el informe justificativo de los materiales bajo responsabilidad de Airbus Defence and Space para ARTA 5 comprende más de 300 páginas.

Al igual que ocurre en la producción ‘normal’, el MPS se monta en el Edificio de Integración de Propulsores (BIP) bajo la responsabilidad de Europropulsion. Sin embargo, la unidad ARTA no se entrega a Airbus Defence and Space, sino directamente a la ESA, que luego la transfiere al CNS/SDS para llevar a cabo la campaña de pruebas en el BEAP.

¿Cómo han vivido ustedes su participación en este programa?

BS: Fue mi primer disparo en lo que a este programa respecta. Seguirlo me ha permitido ver todos los aspectos de nuestro oficio en un lapso de tiempo bastante breve. Se trata de una experiencia única, tanto a nivel técnico como personal, ya que he podido colaborar con diversas entidades (ESA, CNES, Europropulsion) y también, internamente, con colegas de diversas especialidades.

Evidentemente, se percibe un poco de tensión antes del disparo. De cualquier forma, una vez que la unidad se enciende, disfrutas de esos dos minutos de propulsión que puedes seguir desde la sala, a varios kilómetros del disparo, donde recibimos en directo parte de las mediciones. Se podría decir que son tres años de intenso trabajo reducidos a dos minutos, pero sin duda merece la pena. Una vez finalizado el disparo, y tras comprobar que todo parece haber ido bien, te sientes más tranquilo, pero sobre todo mucho más interesado por lo que viene justo después: el procesado de las mediciones. Nos quedamos aproximadamente una semana en Kourou para hacer una primera constatación de las mediciones y ver si están conformes con lo que habíamos previsto.

Por otra parte, vinieron colegas de los centros de Aquitania y de Les Mureaux para colaborar con los equipos locales. Durante la campaña hubo un delegado de misión presente durante casi todo el tiempo, mientras que para la evaluación previa al disparo, el disparo y el procesado de nivel cero llegamos a ser seis personas. También se trabaja con los equipos de producción de Kourou habituales, y durante la fase de integración hubo un equipo de Airbus Defence and Space en el BIP y en el BEAP.

Disparo de ARTA 5: el motor estuvo encendido durante cerca de 130 segundos, lo que corresponde a lo que dura el funcionamiento de una EAP en el vuelo de un Ariane 5, y rindió un empuje del orden de las 650 toneladas. (© ESA-CNES-Arianespace / Optiquevidéo du CSG ¬– S. Martin)
Disparo de ARTA 5: el motor estuvo encendido durante cerca de 130 segundos, lo que corresponde a lo que dura el funcionamiento de una EAP en el vuelo de un Ariane 5, y rindió un empuje del orden de las 650 toneladas. (© ESA-CNES-Arianespace / Optiquevidéo du CSG ¬– S. Martin)

 

FM: Durante la prueba me encontraba en unas dependencias frente al Edificio de Montaje Final (BAF), recibiendo las mediciones en directo: presión del motor, deflexión de la tobera, etcétera. Una persona de Airbus Defence and Space estaba en el búnker del PCE, a apenas 600 metros, para vigilar los servomandos. Diría que aunque estuvieron mucho más cerca que nosotros, tampoco pudieron oír de verdad el disparo. De cualquier forma, la columna de humo tras el disparo fue muy impresionante.

Hace ya seis años que estoy en la Oficina de Diseño de la EAP en Aquitania. Estuve en el procesado de datos del disparo de ARTA 4 y participé activamente en la totalidad de la campaña de ARTA 5. Contando los equipos de programa, las diversas Oficinas de Diseño y Producción, ya somos unos quince los que hemos trabajado en este disparo en Aquitania, y siempre muy motivados con la labor. Creo que puedo decir que ha sido una experiencia muy instructiva y enriquecedora a nivel profesional, y también a nivel personal y humano.

¿Se puede hablar ya de resultados?

BS: En ARTA 5 hemos probado una evolución importante de la protección térmica para intentar reducir los niveles de oscilación de presión. Se trata de la protección térmica insertada entre los propergoles de los segmentos S2 y S3. Tiene el aspecto de un disco que se va desplazando a medida que se consume el propergol e influye en los pasos del flujo. Son oscilaciones complejas y difíciles de modelizar, y su número ha aumentado tras el cambio en la definición de Ariane 5. Trabajamos por tanto para reducirlos y limitar los esfuerzos sobre las estructuras y las cargas útiles, con el fin de reestablecer los márgenes.

También probamos las modificaciones para tratamientos de obsolescencia y de reducción de costes y de ciclo en la tobera y en los segmentos.

A finales de junio de 2012, el comité director mostró las medidas que se analizaron en el nivel cero, señalando que se habían alcanzado todos los objetivos fijados y confirmando unos resultados verdaderamente buenos. Algunos de estos datos se verán después validados por el análisis experto de los materiales. En este sentido, el motor se desmontó en banco a finales de 2012, bajo la supervisión de Airbus Defence and Space, y luego se siguió desmontando más minuciosamente, de cara a un examen experto preliminar que tuvo lugar en Europropulsion, en Kourou, antes de reenviar los materiales a Europa. Los exámenes expertos más exhaustivos se llevarán a cabo en las dependencias de los fabricantes, en Europa, hasta el mes de octubre de 2012. La evaluación de proceso de nivel 1 se escalonará entre finales de 2012 y principios de 2013, con el fin de introducir ciertas modificaciones muy esperadas. La rapidez de introducción en la producción de las modificaciones probadas en ARTA 5 depende de su complejidad. Los fabricantes están trabajando a toda máquina para poder introducirlos lo más rápido posible, una vez que el procesado de ARTA 5 haya visto validada su aceptación.

FM: Los resultados son prometedores, pero todavía queda mucho análisis por hacer y contrastar. Hemos obtenido resultados esperanzadores en lo que respecta a las oscilaciones de empuje, lo que demuestra que nuestra comprensión del comportamiento en vuelo de la protección térmica está mejorando, y comenzamos a entenderlo muy bien. Se trata de un paso importante. En lo que se refiere a resultados específicos de Airbus Defence and Space, teníamos una parte de Sistema (oscilaciones, balística, propulsión, servomandos) monitorizada por el equipo de Les Mureaux, y otra parte de Producto (comportamiento dinámico, térmico y estático de las estructuras) monitorizada en Aquitania. En cuanto a la Etapa, había 76 puntos de medición, 73 de los cuales resultaron ser completamente satisfactorios. Es innegable que ha sido un gran éxito para la Etapa EAP, para el sistema Ariane 5 y también para todos los que han trabajado en los preparativos de este disparo desde 2009.

Ariane 5