UAH

Dec 11, 2023

Mark Zwiener, Tony Doll, Mitchell Fleming, Michael Davis, Anthony Wasmanski nella sezione ad alta pressione del grande cannone a gas leggero.

Impressionante è la parola che viene in mente quando si descrive il Centro di ricerca aerofisica (ARC) dell'UAH, una struttura di circa 67.000 piedi quadrati situata sull'Arsenale di Redstone dove vengono condotti test di volo e di impatto ad alta velocità.

Parte dell'Istituto di ricerca dell'UAH, l'ARC presenta tre sistemi di cannoni a gas leggero a due stadi che indagano le interazioni di un veicolo ad alta velocità e il suo ambiente. Questi sistemi hanno la capacità unica di sostenere velocità estremamente elevate fino a 7 chilometri al secondo, una velocità 21 volte più veloce della velocità del suono. Accoppiate ai sistemi di armi ci sono camere di prova chiuse, che consentono l'imaging del flusso d'aria attorno a oggetti ad alta velocità come i missili, nonché di ciò che accade quando due materiali si scontrano ad alta velocità.

Secondo Mark Zwiener, direttore delle operazioni del poligono dell'ARC, questa ricerca aiuta a informare i modelli teorici e a calibrare modelli computazionali per prevedere eventi più complessi in un sistema informatico. Offre inoltre un'alternativa molto più economica ai test effettivi. "Quando fai qualcosa in laboratorio, puoi acquisire molte conoscenze testando in un ambiente controllato prima di uscire e condurre effettivamente un test del fuoco dal vivo", afferma il dottor Steve Messervy, direttore dell'Istituto di ricerca.

Anthony Wasmanski, capo equipaggio dell'ARC, ai comandi di una gru a portale da 25 tonnellate, necessaria per l'assemblaggio e il funzionamento del grande sistema di cannoni a gas leggero.

Alcuni dei prossimi progetti dell'ARC sono altrettanto impressionanti quanto la struttura stessa. Nei prossimi tre o quattro anni, ad esempio, il Centro aiuterà l’ATF (Ufficio per l’alcool, il tabacco, le armi da fuoco e gli esplosivi) a sviluppare la propria ricerca sull’analisi forense degli esplosivi raccogliendo dati diagnostici sulla sensibilità e sulle prestazioni dei dispositivi di tipo artigianale. Questi dati potranno poi essere utilizzati dall’ATF per formare esperti nei dipartimenti di polizia e nella sicurezza nazionale incaricati di indagare sulle attività esplosive.

Il dottor Messervy afferma che l'ARC collaborerà anche con la Federal Aviation Administration (FAA) sull'Airborne Collision Project, che esamina gli effetti dei veicoli aerei senza pilota (UAV) in collisione con altre risorse dell'aviazione, nel tentativo di costruire un database più ampio di cosa succede quando si verificano questi problemi. Il Centro di ingegneria e simulazione dei sistemi ad ala rotante dell'UAH, che funge da capofila di questo progetto, eseguirà la modellazione fisica e l'aspetto computazionale, mentre l'ARC gestirà la parte sperimentale.

Zwiener sottolinea l'importanza del rapporto tra sperimentale e teorico quando si conducono ricerche come questa. "Lavorano tutti insieme", dice. "Ci sono alcune cose che sono difficili da misurare bene sperimentalmente. Ma se hai alcune proprietà che puoi misurare bene sperimentalmente, allora puoi confrontarle con il calcolo, e questo ti dà la certezza che le altre informazioni difficili da ottenere sperimentalmente sono ragionevoli ."

Zwiener aggiunge che gli esperimenti sono spesso semplificati perché il costo e la complessità di un esperimento ad alta fedeltà sono limitanti. Quindi, invece di testare l’impatto dell’intero assemblaggio di un UAV a velocità molto elevate, ad esempio, i componenti critici come la batteria o il motore vengono testati individualmente. "Quindi gli esperti di calcolo possono confrontare questi risultati e, quando ottengono una modellazione abbastanza buona, possono aggiungerli al computer ed eseguire migliaia e migliaia di eventi di impatto", afferma Zwiener. Questi esperimenti fungono da parametri di riferimento per i modelli computazionali per generare quindi una diffusione di probabilità del tipo di danno che potrebbe essere causato.

Tony Doll, capo macchinista, ispeziona una parte della fresatrice a controllo numerico computerizzato dell'ARC.

I clienti spesso si rivolgono all'ARC con la necessità di un certo tipo di informazioni e non hanno le strutture o le risorse per ottenerle. "Le persone hanno teorie: escogitano modelli, ma devono fornire anche alcuni dati che verifichino quali siano le loro previsioni da un punto di vista statistico", afferma il dottor Messervy. Questo è stato il caso di un progetto più recente in cui l'ARC ha assistito una piccola impresa che stava sviluppando un nuovo metodo per la caratterizzazione dei materiali. L'ARC ha collaborato con il ricercatore principale dell'UAH, la Dott.ssa Judith Schneider del Dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale dell'UAH, per sviluppare un sistema sperimentale per la ricerca su questa tecnica, che ridurrebbe notevolmente il costo di raccolta di dati ad alta velocità di deformazione di metalli come come acciaio.