Diseño definitivo de un actuador electromecánico de control de vector empuje para vehículos lanzadores

Abstract

En los vehículos lanzadores se requiere de un sistema de control de dirección del vector de empuje (TVC) que permita desarrollar un vuelo a lo largo de una trayectoria programada, así como también compensar las perturbaciones que se presenten durante la fase propulsiva. Existen distintos mecanismos para lograr este objetivo, siendo uno de los más utilizados el basado en rotar la dirección de la tobera de empuje. En el caso de combustibles sólidos, la tobera incluye una junta flexible conformada mediante la unión de un elastómero con aros de acero que posibilita ajustar la orientación del eje de empuje, mediante un actuador lineal montado de manera conveniente entre la tobera y la estructura del vehículo, el que provoca la deformación elástica de la junta. En este trabajo se presenta el desarrollo definitivo de un actuador electromecánico (AEM), basado en tecnología de un motor eléctrico brushless, para conformar el sistema de control de orientación de una tobera flexible. Dichas toberas imponen fuertes requerimientos operativos a los sistemas de actuación, debido a los elevados valores de rigidez y rozamiento que presentan. En lo metodológico, el diseño definitivo del actuador se realizó partiendo de los requerimientos impuestos a sistemas de estas características, incorporando las modificaciones correspondientes luego de haber realizado las revisiones sobre el diseño preliminar. En base a ello se calibraron modelos matemáticos de acuerdo a modelos constitutivos ajustados para determinar, en situaciones cinemáticas críticas, la potencia de actuación máxima requerida. Los resultados obtenidos tras la selección de componentes electromecánicos comerciales, condujeron al diseño final del conjunto actuador y elementos de sensado. El trabajo concluye con la presentación del esquema de la arquitectura tentativa de control.