¿Cambios realizados en el CUS y FBTP de ISRO GSLV-D5 desde que el CUS LH2/LOX de GSLV-D3 no logró mantener la ignición?

El lanzamiento del ISRO GSLV-D5 que lanza el satélite de comunicaciones avanzadas GSAT 14 de India (que pesa 1980 kg) está programado para el 19 de agosto de 2013, volando en la configuración GSLV Mk.2 con una tercera etapa criogénica construida en India ( propulsores LH2/LOX ). Esta misión se retrasa desde octubre, diciembre, enero, febrero, abril, julio y el 6 de agosto.

La misión GSLV-D3 de 2010 falló debido a que la etapa superior criogénica (CUS) no mantuvo el encendido durante más de 0,8 segundos después de la quema inicial y la falla posterior de la bomba turbo de refuerzo de combustible (FBTP):

GSLV-D3 se lanzó desde la Segunda Plataforma de Lanzamiento (SLP) en el Centro Espacial Satish Dhawan SHAR, Sriharikota el 15 de abril de 2010. Las pruebas de vuelo de la Etapa Criogénica Indígena no tuvieron éxito.

                            Etapa superior criogénica (CUS) GSLV-D3

                            GSLV-D3 Etapa superior criogénica (CUS) (Cita y fuente de la fotografía: ISRO )

Según El Hindú :

Hay un gran enfoque en esta misión, ya que el vuelo GSLV con un motor criogénico autóctono falló en abril de 2010. El vuelo GSLV posterior con una etapa criogénica rusa también falló en diciembre de ese año.

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En abril de 2010, se encendió el motor criogénico autóctono; el motor de dirección y el generador de gas se encendieron, pero el encendido no pudo sostenerse más de 800 milisegundos y la bomba turbo de refuerzo de combustible (FBTP) se detuvo.

       Gama de vehículos de lanzamiento ISRO

         Varios vehículos de lanzamiento ISRO. La configuración que se lanzará el 19 de agosto es GSLV-Mk II con la
         etapa superior criogénica (CUS) autóctona que utiliza propulsores LH2/LOX como tercera etapa (en negro justo debajo de la carga útil) (Imagen: ISRO ).

S. Ramakrishnan, director del Centro Espacial Vikram Sarabhai (VSSC) en Thiruvananthapuram, se mostró confiado cuando se le preguntó si el motor criogénico autóctono funcionaría bien esta vez.

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"Por supuesto" , dijo. "Nos va bien. Hemos hecho todas las pruebas posibles. A partir de ahora, la salud de la etapa [criogénica] está bien. Todos los controles muestran que la salud del vehículo está bien”.

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El Dr. Radhakrishnan explicó los pasos tomados para abordar las deficiencias del vuelo de 2010. Dijo: "Durante los últimos tres años... hemos realizado una serie de pruebas en tierra en los subsistemas y el motor criogénico" en el LPSC en Mahendragiri, Tamil Nadu, "después de realizar los cambios de diseño necesarios en el FBTP y el oxidante". bomba turbo”. Una prueba importante realizada este año fue probar el FBTP en condiciones de funcionamiento a temperaturas criogénicas. También se realizó el encendido del motor en condiciones de gran altitud [simulando el vacío en el espacio]. La duración de esta prueba fue de 3,5 segundos, cuando el encendido del motor principal, el generador de gas y los dos motores de dirección deberían tener lugar en una secuencia determinada. "Esto ocurrió."

Todos los extractos citados, excepto el primero, son propiedad intelectual y cortesía de: The Hindu

    ingrese la descripción de la imagen aquí

     El motor criogénico de construcción autóctona que se está probando en la Instalación de Pruebas a Gran Altitud (HAT) del Centro de Sistemas de Propulsión Líquida
     (LPSC), Mahendragiri a principios de 2013. (Fuente de la fotografía: ISRO en Facebook )

Mis preguntas son:

  • Precisamente qué pruebas en tierra adicionales se realizaron en CUS desde el GSLV-D3 para el lanzamiento planificado de GSLV-D5 (aparte de las ya descritas en el extracto),
  • qué cambios se hicieron en su diseño para respaldar esta aparente confianza del Dr. Radhakrishnan, Director de VSSC en Thiruvananthapuram de que el GSLV-D5 completará su misión con éxito (buscando una explicación más detallada),
  • qué tan precisas son las pruebas a gran altitud para probar el rendimiento en condiciones de vacío cercano (¿alguna referencia anterior?), y
  • ¿Qué implica “probar el FBTP en condiciones de funcionamiento a temperaturas criogénicas” ?

En pocas palabras, espero respuestas para corroborar aún más las afirmaciones y la confianza de que la futura misión GSLV-D5 "entregará" (sin juego de palabras) con un poco más de detalle que el artículo de noticias vinculado a The Hindu .

El enfoque principal debe estar en el análisis de confiabilidad de la etapa superior criogénica y sus componentes (p. ej., FBTP). No se desaconseja la interpretación algo liberal de los datos de prueba proporcionados y los comentarios, si no hay otra forma, pero proporcione un enlace a sus fuentes como referencia.

Para cualquier detractor potencial que piense que esto está "demasiado localizado": la pregunta es sobre las pruebas del motor. Piense en Centaur, KVTK, DCSS y otros.
Gracias @DeerHunter, sí, esto es exactamente de lo que trata mi pregunta, y las etapas criogénicas que mencionas son muy relevantes. Es decir, el éxito del lanzamiento y, con él, el resultado de estas pruebas podría hacerse evidente muy pronto, pero mis preguntas aún permanecen, independientemente del éxito o el fracaso de esta misión extremadamente importante para ISRO.

Respuestas (1)

Lo más cercano que pude encontrar a la información sobre esto vino de este folleto :

Mejoras de diseño en GSLV-D5

Sobre la base de su desempeño durante las misiones anteriores, se volvió a examinar el diseño de extremo a extremo de GSLV, así como los sistemas de etapa criogénica autóctonos. Las modificaciones de diseño se implementan donde sea necesario junto con rigurosas pruebas en tierra y se realizan mejoras con respecto a la fabricación y el control de calidad para mejorar la confiabilidad.

  • Los cambios que se hicieron:
  • Rediseño de la cubierta inferior que protege el motor criogénico durante el vuelo atmosférico de GSLV-D5
  • Rediseño del túnel de alambre de la etapa criogénica para soportar fuerzas mayores durante el vuelo
  • Caracterización aerodinámica revisada de todo el vehículo de lanzamiento.
  • Inclusión de un sistema de imágenes de video para monitorear el movimiento del obenque inferior durante varias fases del vuelo
  • Mejoras en la Etapa superior Criogénica:
    • Diseño modificado de la Bomba Turbo Booster de Combustible (FBTP), cuidando la expansión y contracción de los cojinetes y la carcasa a temperaturas criogénicas
    • Modificación de la secuencia de encendido para garantizar un encendido suave, exitoso y sostenido para el motor principal (ME), el motor de dirección (SE) y el generador de gas (GG)

Además, se logró con éxito la indigenización de muchos sistemas críticos, incluido el sistema de adquisición de propulsor de hidrógeno líquido (para evitar la posibilidad de contaminación), las tuberías de poliimida y los sensores de nivel de oxígeno líquido e hidrógeno líquido.

  • Pruebas en tierra realizadas:

Para validar las mejoras de diseño, se han llevado a cabo las siguientes pruebas exhaustivas de calificación en el motor en las instalaciones de prueba de motor principal (MET) y en las instalaciones de prueba de gran altitud (HAT):

  • Dos pruebas de aceptación para la unidad de vuelo de FBTP
  • Ensayos a gran altura para confirmar la secuencia de encendido en vuelo al vacío
  • Pruebas de aceptación del motor principal criogénico (200 s) y del motor de dirección (100 s)

Todas las mejoras han sido revisadas minuciosamente por comités de expertos que incluyen a eminentes expertos nacionales.

Eso es realmente todo lo que pude encontrar sobre el tema. Por supuesto, el lanzamiento se canceló debido a una fuga de combustible y se retrasó hasta diciembre, por lo que es posible que llegue más información con el tiempo.