Operative Modalanalyse des dynamischen Einsatztests Artemis I

Techniken der Operational Modal Analysis (OMA) wurden verwendet, um die Modaleigenschaften der Artemis I-Trägerrakete während des dynamischen Einsatztests (DRT) und des Wet Dress Rehearsal (WDR)-Aufbaus vor dem Start zu identifizieren. Die beim Einsatz und auf der Startrampe induzierten Kräfte sind nicht direkt messbar und erfordern daher einen einzigartigen Ansatz.

Die NASA entwickelt SLS, um die Erforschung des Mondes und des Weltraums zu unterstützen. SLS ist im Vehicle Assembly Building (VAB) auf dem Mobile Launcher (ML) integriert, der den integrierten SLS Launcher beim Transport zur Plattform per Liftoff unterstützt. Das ML stellt außerdem Treibstoff-, Strom- und Datenversorgungsleitungen für das SLS und das Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) sowie den Zugang der Besatzung zum MPCV-Besatzungsmodul bereit.

Der ML wiegt etwa 10,6 Millionen Pfund und ist mehr als 380 Fuß hoch. Im Frühjahr 2022 wurde das SLS mit dem Tracked Transporter (CT) der NASA auf der ML vom VAB zur Startrampe 39B (Abbildung 1) transportiert, um diese 4,2 Meilen lange Reise zurückzulegen, die etwa 8 Stunden dauert. Allein der CT wiegt etwa 6,3 Millionen Pfund.

Obwohl die Einsatzumgebung im Vergleich zu den Start- und Steiglasten der meisten Strukturen relativ geringe strukturelle Belastungen auf die Trägerrakete erzeugt, sind die induzierten Belastungen vollständig repräsentativ für alle Belastungen des gesamten Fahrzeugs, was mit lokalisierten Shakern, wie im Projekt durchgeführt, nicht erreichbar ist. Integrierter Modaltest.

Wie bereits erwähnt, sind die während des Einsatzes und auf der Startrampe induzierten Kräfte nicht direkt messbar, und OMA-Techniken wurden verwendet, um die modalen Eigenschaften von Artemis I sowohl in DRT- als auch in WDR-Konfigurationen zu identifizieren. Der WDR, der in der Regel das Auftanken von Fahrzeugen und andere Vorgänge zum Nachweis der Startbereitschaft umfasst, umfasste mehrere Tage Plattformbetrieb.

Die für die WDR-Konfiguration mit teilweise gefüllten Kraftstofftanks und ohne CT unterhalb der ML gesammelten Daten lieferten den Ingenieuren eine weitere Modellkonfiguration zur Überprüfung (Abbildung 2).

Die Datenerfassung und -verarbeitung von mehr als 300 Beschleunigungsmessern auf Artemis I, ML und CT wurde von einem programmübergreifenden Team aus Ingenieuren und Technikern aus der gesamten Agentur durchgeführt, darunter SLS, Exploration Ground Systems und NESC. Mithilfe von Analysetechniken, die aus früheren Einsatztests entwickelt wurden, kombiniert mit neuen Datenverarbeitungsmethoden, verarbeitete das Team Daten aus vorab ausgewählten CT-Geschwindigkeitserhöhungen während des Einsatzes und am Set während der WDR.

Durch die notwendigen Änderungen an den integrierten Modellen, um sie an die DRT- und WDR-Konfigurationen anzupassen, konnte das Team diese Ergebnisse nutzen, um die Beobachtungen in den Testdaten zu verstehen. Dies war angesichts der Art der beobachteten komplexen Anregung für OMA-Tests an dieser Struktur erforderlich.