Uçuş Mühendisleri NASA'nın Dragonfly Lift'ini Veriyor

NASA'nın Dragonfly misyonu, Satürn'ün uydusu Titan'ı keşfetmek için araba boyutunda bir rotorlu araç göndererek benzeri görülmemiş bir bilimsel keşif yolculuğuna çıkacak. Ve türünün ilk örneği olan bu projenin iddialı keşif vizyonunu yerine getirmesini sağlamaya yönelik çalışmalar, ülkenin en gelişmiş uzay simülasyonu ve test laboratuvarlarından bazılarında devam ediyor.

2028 yılında piyasaya sürülmesi planlanan Yusufçuk rotorcraft, dünya çapındaki kuruluşların katkılarıyla Laurel, Maryland'deki Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'nda (APL) tasarlanıp üretiliyor. Dragonfly 2034'e vardığında yararlanacak Titan'ın düzinelerce yere uçmak için yoğun atmosfer ve düşük yerçekimi, organik ekvator kumullarından sıvı su ve yaşam için gerekli olan karmaşık organik maddelerin (en azından bildiğimiz kadarıyla) bir arada var olabileceği çarpma kraterine kadar çeşitli ortamları keşfediyor.

Aerodinamik test

Tam rotorlu taşıt entegrasyonu ve testleri Şubat ayında başladığında ekip, son üç yılda gerçekleştirilen kritik teknik denemeler yoluyla toplanan bir veri hazinesinden yararlanacak. Transonik Dinamik Tüneli (TDT) NASA'nın Hampton, Virginia'daki Langley Araştırma Merkezi'ndeki tesis.

TDT, NASA, Savaş Bakanlığı, uçak endüstrisi ve bir dizi üniversite için çalışmalara ev sahipliği yapan, 16 fit yüksekliğinde, 16 fit genişliğinde ve 20 fit uzunluğunda çok yönlü bir test merkezidir.

Ekip, ağustos ayından eylül ayına kadar beş hafta boyunca Dragonfly'ın rotor sisteminin - iniş aracının uçması için kaldırma kuvveti sağlayan ve manevra yapmasını sağlayan - Titan benzeri koşullarda performansını değerlendirdi ve rotor kollarındaki stres ve titreşimin rotor kanatları ve iniş gövdesi üzerindeki etkileri gibi aeromekanik performans faktörlerine baktı. Aralık ayı sonlarında ekip ayrıca TDT'deki daha küçük ölçekli Dragonfly rotor modelleri üzerinde bir dizi aerodinamik testini tamamladı.

NASA Langley'de aeroelastisite şube şefi Dave Piatak, "Dragonfly Titan'da atmosfere girdiğinde ve ısı kalkanı işini yaptıktan sonra paraşütler açıldığında, rotorların ilk seferde mükemmel çalışması gerekecek" dedi. "Hataya yer yok, dolayısıyla araç yapısal dinamikleri veya aerodinamiği ile ilgili her türlü endişenin şimdi bilinmesi ve sahada test edilmesi gerekiyor. Langley'deki Transonik Dinamik Tüneli ile NASA, Dragonfly ekibinin bu kritik verileri toplaması için tam olarak doğru yeteneği sunuyor."

Kritik parçalar

APL'de deneysel makinist olarak görev yaptığı üç yıl boyunca Cory Pennington, dünya çapında gönderilen projeler için parçalar üretti. Peki güneş sistemimizdeki başka bir dünyayı keşfedecek bir drone için rotorlar tasarlamak? Bu yeniydi ve biraz da göz korkutucuydu.

Pennington, "Rotorlar Dragonfly'ın en önemli parçalarından bazılarıdır" dedi. "Rotorlar olmadan uçamaz ve Titan'daki görev hedeflerine ulaşamaz."

Pennington ve ekibi Dragonfly'ın ilk rotorlarını 1 Kasım 2024'te kestiler. İlerledikçe süreci geliştirdiler: 1000 kiloluk alüminyum blokların su jeti ile soyulmasıyla başlayıp, kaba işleme, kapak takma, havalandırma deliği delme ve delik açma izledi. İncelemenin ardından parçalar temizlendi, kaynak işlemine gönderildi ve son işlem için geri gönderildi.

Pennington, "Test parçaları veya ekstralar yapmak için zamanımız veya malzemelerimiz yoktu, bu nedenle her kesimin ilk seferinde doğru olması gerekiyordu" dedi ve ekibin ayrıca bazı malzeme değişikliklerine ve tasarım ince ayarlarına uyum sağlamak için özel aletler ve ekipmanlar bulması gerektiğini de ekledi.

Ekip parçaları bir ay erken teslim edebildi. Mühendisler, paketin tamamını Temmuz ayı sonlarında NASA Langley'deki TDT'ye nakletmeden önce, Dragonfly iniş aracının yarısını temsil eden tam ölçekli bir modele bağlı olarak APL'de rotorları kurup spin testine tabi tuttular.

APL'de Dragonfly'ın baş rotor mühendisi Felipe Ruiz, "Titan'da, Dragonfly'ın farklı rotorlarının hızlarını kontrol ederek ileri uçuşu, tırmanışları, inişleri ve dönüşleri tetikleyeceğiz" dedi.

"Hala öğrenme aşamasında olduğumuz, uçuş ortamına giden karmaşık bir geometri. Dolayısıyla rüzgar tüneli testleri, tasarımı göstermemiz için bizim için en önemli mekanlardan biri."

Ve rotorlar testleri geçti.

APL'den rüzgar tüneli test lideri Rick Heisler, "Testler yalnızca tasarım ekibinin yaklaşımını doğrulamakla kalmadı, aynı zamanda Dragonfly'ın Titan'daki performansını yüksek derecede güvenle tahmin etmemize yardımcı olan yüklerin, kuvvetlerin ve dinamiklerin yüksek doğruluklu temsillerini oluşturmak için tüm bu verileri kullanacağız" dedi.

Daha sonra, gerçek uçuş rotorlarını inşa etmeden önce rotorlar, sıcaklığın eksi 290 Fahrenheit (eksi 178 santigrat derece) olduğu simüle edilmiş Titan koşulları altında yorulma ve kriyojenik denemelere tabi tutulacak.

Pennington, "Biz sadece metali kesmiyoruz, başka bir dünyaya gidecek bir şey üretiyoruz" dedi. "Yaptığımız şeyin Titan'da uçacağını bilmek inanılmaz."

İşbirliği, yenilik

APL'deki Dragonfly baş araştırmacısı Elizabeth “Zibi” Turtle, TDT'deki son çalışmanın misyonun yenilikçiliğini, yaratıcılığını ve hükümet ve endüstri arasındaki işbirliğini gösterdiğini söylüyor.

"Ekip, zaman baskısı altında çözümler geliştirmek, tasarım kararlarını değerlendirmek ve üretim ve testleri yürütmek için birlikte iyi çalıştı" dedi. "Şimdi ile 2028'deki lansmanımız arasında hâlâ yapacak çok şey var, ancak bunun üzerinde çalışan herkes Dragonfly'ın Titan'da uçmasını mümkün kılan bu başarılarla büyük gurur duymalı."

Dragonfly başından beri ortak bir çabaydı. APL'den görev sistemleri mühendisi Kenneth Hibbard, Penn State Üniversitesi'nin ilk rotor tasarımı, aero ile ilgili modelleme ve analiz ve TDT'deki test desteği konusundaki dikey kaldırma uzmanlığının yanı sıra NASA Langley'in 14 x 22 metrelik Ses Altı Tüneli'nden bahsediyor. Sikorsky Aircraft of Connecticut ayrıca aeromekanik ve aerodinamik test ve analizlerin yanı sıra uçuş donanımı modelleme ve simülasyonunu da destekledi.

Laurel, Maryland'deki Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL), çeşitli NASA merkezleri, endüstri ortakları, akademik kurumlar ve uluslararası uzay ajansları ile işbirliği içinde NASA'nın Dragonfly misyonuna liderlik etmektedir. APL'den Elizabeth "Zibi" Turtle baş araştırmacıdır. Dragonfly, NASA'nın Yeni Sınırlar Programının bir parçası olup, ajansın Washington'daki Bilim Misyon Direktörlüğü için Alabama, Huntsville'deki NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi'ndeki Gezegensel Görevler Program Ofisi tarafından yönetilmektedir.

NASA'nın Dragonfly misyonu hakkında daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin:

https://science.nasa.gov/mission/dragonfly/

kaydeden Mike Buckley
Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı

MEDYA İLETİŞİMLERİ:

Karen Fox / Molly Wasser
Genel merkez, Washington
240-285-5155 / 240-419-1732
[email protected] / [email protected]

Joe Atkinson
NASA'nın Langley Araştırma Merkezi, Hampton, Virginia
757-755-5375
[email protected]

Mike Buckley
Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı, Laurel, Maryland
443-567-3145
[email protected]