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Volumen 14 N° 3, Septiembre - Diciembre 2006

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Ruido y vibración de estructuras de vehículos espaciales

Jorge P. Arenas1   Ravi N. Margasahayam2

1 Institute of Acoustics, Universidad Austral de Chile, PO Box 567, Valdivia, Chile, jparenas@uach.cl

2 John F. Kennedy Space Center, NASA, Florida, U.S.A., Ravi.N.Margasahayam@nasa.gov


RESUMEN

El lanzamiento de los vehículos espaciales genera condiciones extremas, tales como de vibración y acústica, que pueden afectar la torre de lanzamiento, los vehículos espaciales y sus cargas. El ruido en el despegue y durante los dos minutos de ascenso y fase transónica causa intensas cargas acústicas. Estas cargas acústicas son el resultado del intenso medio ambiente acústico generado por la interacción del chorro de salida del motor del cohete y su mezcla con la atmósfera. Los choques pirotécnicos, que ocurren cuando las etapas de un vehículo espacial se separan, causan problemas adicionales de vibración. En este artículo se presenta una revisión de los principales aspectos relacionados con los problemas de ruido y vibración vividos por las estructuras de las naves espaciales. La mayoría de la información está basada en las experiencias con el trasbordador espacial en el Centro Espacial John F. Kennedy (KSC), de la NASA. Además, se presenta una revisión de la investigación en vibroacústica realizada en el KSC. Estos programas de investigación apuntan a diseñar futuras instalaciones de lanzamiento de naves espaciales, en donde los costos y el ruido de los cohetes durante el despegue sean reducidos significativamente.

Palabras clave: Ruido y vibración de cohetes, fatiga estructural, trasbordador espacial, vibroacústica.


ABSTRACT

The launch of space craft generates extreme conditions, such as vibrations and acoustics that can affect the launch pad, space craft, and their payloads. The noise at launch and during the two-minute liftoff and transonic climb phase causes intense acoustic loads. These acoustic loads are the result of an intense acoustic environment generated by the interaction of the rocket-engine exhaust stream mixing with the atmosphere. Pyroshocks, that occur when spacecraft vehicle stages separate, cause additional vibration problems. In this article, an overview of the main aspects related to noise and vibration problems experienced by spacecraft structures is presented. Most of the information is based on the Space Shuttle experiences at the NASA's John F. Kennedy Space Center (KSC). In addition, a review of the vibroacoustic research being conducted at KSC is presented. These research programs are aimed at designing future space launch facilities, where cost and rocket exhaust launch noise are significantly reduced.

Keywords: Rocket noise and vibration, structural fatigue, space shuttle, vibroacoustics.


 

ACKNOWLEDGMENTS

Most of the research described in this article has been sponsored by The NASA John F. Kennedy Space Center (KSC). The authors extend their sincere appreciation to all NASA KSC management for their continued support and, in particular, to Mr. Roy Bridges, Jr., Astronaut and former Director, NASA KSC. Special thanks are due to Nina Ravi, for searching and selecting some of the photographs.
 

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