Operationel modal analyse af Artemis I dynamisk udrulningstest

Operationel modal analyse (OMA) teknikker er blevet brugt til at identificere de modale karakteristika af Artemis I løfteraketten under konfigurationen Dynamic Rollout Test (DRT) og Wet Dress Rehearsal (WDR) før lancering. Kræfter induceret under udrulning og på affyringsrampen er ikke direkte målbare, hvilket nødvendiggør en unik tilgang.

NASA udvikler SLS til at understøtte månens og dybe rumudforskning. SLS er integreret inde i Vehicle Assembly Building (VAB) på den mobile løfteraket (ML), som understøtter det integrerede SLS løfteraket under transport til puden gennem lift-off. ML leverer også brændstof-, strøm- og dataumbilicals, der kører til SLS og Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV), samt besætningsadgang til MPCV-besætningsmodulet.

ML vejer ~10,6 millioner pund og er over 380 fod høj. I foråret 2022 blev SLS'en transporteret på ML'en fra VAB'en til Launch Pad 39B (Figur 1) ved hjælp af NASA-crawler-transporteren (CT) for at foretage denne 4,2 mil lange vandring, som tager ~8 timer. CT alene vejer ~6,3 millioner pund.

Selvom udrulningsmiljøet frembringer relativt små strukturelle belastninger af løfteraket sammenlignet med opsendelses- og opstigningsbelastninger for de fleste konstruktioner, er de inducerede belastninger fuldt ud repræsentative for al belastning på tværs af hele køretøjet, hvilket ikke er muligt at replikere ved hjælp af lokaliserede rysteapparater, som det blev gjort i Integreret modal test.

Som nævnt er kræfter induceret under udrulning og på affyringsrampen ikke direkte målbare, og OMA-teknikker blev brugt til at identificere de modale karakteristika for Artemis I i DRT- og WDR-konfigurationerne. WDR, som typisk omfatter brændstofpåfyldning af køretøjer og andre operationer for at demonstrere lanceringsberedskab, inkluderede flere dages operationer på underlaget.

Data indsamlet til WDR-konfigurationen, med delvist fyldte brændstoftanke og uden CT under ML, gav ingeniørerne en anden modelkonfiguration at kontrollere (Figur 2).

Indsamling og behandling af data fra mere end 300 accelerometre placeret på Artemis I, ML og CT blev udført af et tværgående team af ingeniører og teknikere fra hele agenturet, herunder fra SLS, Exploration Ground Systems og NESC. Ved at bruge analytiske teknikker udviklet fra tidligere udrulningstests kombineret med nye databehandlingsmetoder, behandlede teamet data fra forudvalgte CT-hastighedsstigninger under udrulning og on-pad under WDR.

Ved at foretage de nødvendige ændringer af de integrerede modeller for at matche både DRT- og WDR-konfigurationerne, var holdet i stand til at bruge disse resultater til at hjælpe med at forstå, hvad der blev set i testdataene. Dette viste sig at være nødvendigt for OMA-test på denne struktur, givet den type kompleks excitation, der blev observeret.

Leveret af NASA