UAH

Dec 11, 2023

Mark Zwiener, Tony Doll, Mitchell Fleming, Michael Davis, Anthony Wasmanski en la sección de alta presión del gran cañón de gas ligero.

Impresionante es la palabra que viene a la mente cuando se describe el Centro de Investigación Aerofísica (ARC) de la UAH, una instalación de aproximadamente 67,000 pies cuadrados ubicada en Redstone Arsenal donde se realizan pruebas de vuelo e impacto de alta velocidad.

Como parte del Instituto de Investigación de la UAH, el ARC cuenta con tres sistemas de pistolas de gas ligero de dos etapas que investigan las interacciones de un vehículo de alta velocidad y su entorno. Estos sistemas tienen la capacidad única de sostener velocidades extremadamente altas de hasta 7 kilómetros por segundo, una velocidad 21 veces más rápida que la velocidad del sonido. Junto a los sistemas de armas hay cámaras de prueba cerradas, que permiten obtener imágenes del aire que fluye alrededor de objetos de alta velocidad como misiles, así como lo que sucede cuando dos materiales chocan a alta velocidad.

Según Mark Zwiener, gerente de operaciones de rango de ARC, esta investigación ayuda a informar modelos teóricos y calibrar computacionales para predecir eventos más complejos en un sistema informático. También ofrece una alternativa mucho más rentable a las pruebas reales. "Cuando hace algo en el laboratorio, puede obtener mucho conocimiento al realizar pruebas en un entorno controlado antes de salir y realizar una prueba de fuego real", dice el Dr. Steve Messervy, director del Instituto de Investigación.

Anthony Wasmanski, jefe de equipo de ARC, a los mandos de una grúa pórtico de 25 toneladas, necesaria para el montaje y funcionamiento del gran sistema de cañón de gas ligero.

Tan impresionantes como las propias instalaciones son algunos de los próximos proyectos de ARC. Durante los próximos tres o cuatro años, por ejemplo, el Centro ayudará a la Oficina de Alcohol, Tabaco, Armas de Fuego y Explosivos (ATF) a desarrollar su investigación sobre análisis forense de explosivos mediante la recopilación de diagnósticos sobre la sensibilidad y el rendimiento de dispositivos de tipo casero. Luego, la ATF puede utilizar estos datos para capacitar a expertos en los departamentos de policía y seguridad nacional encargados de investigar actividades explosivas.

El Dr. Messervy dice que el ARC también está programado para trabajar con la Administración Federal de Aviación (FAA) en el Proyecto de colisión aerotransportada, que examina los efectos de los vehículos aéreos no tripulados (UAV) que chocan con otros activos de aviación en un esfuerzo por construir una base de datos más grande de qué sucede cuando ocurren estos problemas. El Centro de Ingeniería y Simulación de Sistemas de Giroaviones de la UAH, que lidera este proyecto, realizará el modelado físico y el aspecto computacional, mientras que el ARC se encargará del lado experimental.

Zwiener destaca la importancia de la relación entre lo experimental y lo teórico a la hora de realizar investigaciones como esta. "Todos trabajan juntos", dice. "Hay algunas cosas que son difíciles de medir bien experimentalmente. Pero si tiene algunas propiedades que puede medir bien experimentalmente, luego puede compararlas con las computacionales, y eso le da confianza de que su otra información que es difícil de obtener experimentalmente es razonable". ."

Zwiener agrega que los experimentos a menudo se simplifican porque el costo y la complejidad de realizar un experimento de alta fidelidad son limitantes. Entonces, en lugar de realizar pruebas de impacto en todo el ensamblaje de un UAV a velocidades realmente altas, por ejemplo, los componentes críticos como la batería o el motor se prueban individualmente. "Luego, la gente de computación puede comparar esos resultados, y cuando obtienen un modelo bastante bueno, pueden agregarlo a la computadora y ejecutar miles y miles de eventos de impacto", dice Zwiener. Estos experimentos actúan como puntos de referencia para modelos computacionales para luego generar una distribución de probabilidad de qué tipo de daño podría causarse.

Tony Doll, maquinista jefe, inspecciona una pieza en la fresadora de control numérico computarizado de ARC.

Los clientes a menudo acuden al ARC con la necesidad de cierto tipo de información y no tienen las instalaciones o los recursos para obtenerla. "Las personas tienen teorías: crean modelos, pero tienen que generar algunos datos que verifiquen cuáles son sus predicciones desde un punto de vista estadístico", dice el Dr. Messervy. Tal fue el caso de un proyecto más reciente en el que ARC ayudó a una pequeña empresa que estaba desarrollando un método novedoso para la caracterización de materiales. La ARC ha trabajado con la investigadora principal de la UAH, la Dra. Judith Schneider del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UAH, para desarrollar un sistema experimental para investigar esta técnica, que reduciría en gran medida el coste de recogida de datos de alta velocidad de deformación de metales como como acero

Con ese fin, Zwiener se describe a sí mismo y a su equipo como solucionadores de problemas, que a menudo brindan a los clientes experimentos o enfoques alternativos para obtener los datos que necesitan. "Te tiene que gustar el desafío", dice Zwiener. "Tienes que ser un glotón para el castigo, tal vez porque vas a fallar. No puedes tener miedo de equivocarte".

Agrega el Dr. Messervy con una sonrisa: "¿Por qué crees que lo llaman investigación?"

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