Fecha de Inicio de Actividades: 12 de Junio de 2012

Fecha de Fin de Actividades: En curso

Fechas de Prueba estática: 19 de Junio de 2014, 6 de Diciembre de 2016

Fecha de Lanzamiento: 14 de Junio de 2017

Hora de Lanzamiento: 18:00 GMT

Lugar de Lanzamiento: Marandúa, Vichada

GRUPO LATEM-GEAA:

Departamento de Ingeniería Mecánica.

• Director de Misión: Dr.Eng.Mec. Fabio Arturo Rojas Mora, Profesor Asociado
• Líderes de Misión: Ing.Mec Andrés Mauricio Florián G. M.Sc (EST) / Qco, Ing.Mec Luis Carlos Longas M.Sc (EST)

GRUPO SATURN:

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

• Director de Misión: Ph.D. Ing.Elec Johann Faccelo Osma Cruz, Profesor Asistente
• Ingeniero Investigador: Emmanuel Jose Arisa Ruiz Ing.Elec (EST)
• Ingeniero Investigador: Carmen Andrea Rozo Mendez Ing.Elec (EST)
• Ingeniero Investigador: Maria Fernanda Martínez Zapata Ing. Elec (EST)

• Diseño, puesta a punto y realización de una misión de cohetería con alcance estratosférico (más de 12 Km snm) con el vehículo de propulsión sólida y líquida AINKAA VI: Misión SÉNECA VI.

• Realización de una o más pruebas de banco de los motores del cohete AINKAA VI, en donde sea posible la recolección de datos importantes como la curva de empuje, temperaturas, presiones u otros parámetros relevantes.
• Diseño y elaboración de protocolos de prueba y lanzamiento detallados, diseñados específicamente para misiones de cohetería experimental de alcance estratosférico o superior.

En esta misión se pretende realizar el primer ensayo y lanzamiento, hasta un nivel estratosférico de un vehículo tipo motor cohete propulsado por combustión de propelente líquido. Para ello se continuará con el trabajo de diseño, construcción, ensamble y puesta a punto del vehículo de dos etapas y propulsión mixta (líquida y sólida) AINKAA VI, desarrollado a partir del año 2011 dentro del marco del Proyecto Uniandino Aeroespacial (PUA).

El éxito de esta misión colocaría al país en la escena de naciones emergentes en el ámbito de la cohetería experimental y académica, y abriría las puertas del desarrollo de dispositivos de su tipo o más potentes, que incentivarán y promoverán el desarrollo científico, aeronáutico, meteorológico, entre otros.

Para su realización se debe recopilar la información de diseño y construcción del mencionado vehículo, realizando una detallada revisión y corrección de factores y aspectos que han impedido su correcto funcionamiento en ocasiones anteriores, e implementando alternativas y soluciones ingenieriles que permitan su correcta manufactura, ensamble, puesta a punto y funcionamiento. Adicional a ello se deberán establecer parámetros de medición, preparación y evaluación de una misión de la envergadura de este proyecto, al tratarse esta de una novedad en el ámbito científico y experimental nacional.

Finalmente, se pretende obtener un registro detallado de datos experimentales de parámetros que cuantifiquen el desempeño de las pruebas y/o lanzamientos realizados, los cuales brindarán información valiosa acerca del comportamiento de dispositivos de este tipo y servirán de base para el diseño de misiones futuras.

MOTORES

- Etapa 1: Propulsión líquida, motor SUA II

- Etapa 2: Propulsión sólida, motor Kappa Delta Uniandes.

CARACTERÍSTICAS

- Número de Etapas: 2 (Etapa 1 líquida, Etapa 2 sólida)

- Combustibles: Etapa I LOX y gasolina extra, Etapa II Candy

- Dimensiones: Etapa I 2.1m, Etapa II 0.8m (Total 2.9m)

- Peso aproximado: 40 Kilogramos

- Carga útil: 0.5 Kilogramos (Instrumentación)

- Alcance esperado: +12 Km snm (máx 25 km snm)

- Empuje: Etapa I 1600 N, Etapa II 1300 N

- Tiempo de quemado: Etapa I 30 s, Etapa II 3 s.

- Materiales: Acero al carbono, aluminio, cobre, fibra de vidrio.

Ilustración 1. Vehículo AINKAA VI (render)

El motor SUA II fue ensamblado en instalaciones y con la colaboración de personal de las empresas especializadas en el manejo de gases especiales Servitech Omma y Matheson Gas Colombia, siguiendo con los procedimientos de control y limpieza para el trabajo con oxígeno líquido LOX, y bajo supervisión de personal técnico de la Universidad de los Andes. Los componentes hidráulicos fueron manufacturados o adquiridos a diferentes proveedores a nivel nacional.

Ilustración 2. Subconjunto de la cámara de combustión ensamblado.

Ilustración 3. Conjunto general motor SUA II ensamblado.

Ilustración 4. Conjunto general Motor SUA II ensamblado sobre banco para pruebas de estanqueidad.

Ilustración 5. Instalación de manometro para medición de presión de la cámara.

Ilustración 6. Pruebas de llenado y estanqueidad con nitrógeno líquido

Ilustración 7. Banco de pruebas UCAND II para ensayo estático.

El día 6 de diciembre de 2016 se llevó a cabo una prueba estática del motor SUA II en el desierto de los pozos azules en cercanías del municipio de Villa de Leyva. En dicha prueba se buscaba recolectar datos de empuje, temperaturas relevantes y presión en la cámara de combustión. La fuerza máxima estimada durante dicho ensayo fue cercana a los 1500 N.

Ilustración 8. Montaje del motor en el banco de pruebas UCAND II

Ilustración 9. Esquema de montaje experimental para prueba de banco del motor SUA II.

Ilustración 10. Motor SUA II con camisa de prueba en posición de prueba e ignición del mismo.

Ilustración 11. Curvas de temperatura registradas sobre la tapa de la cámara de combustión y la línea de inyección de LOX.

Este procedimiento se llevó a cabo partiendo de elementos constitutivos de los fuselajes de ambas etapas manufacturados por proyectos de grado anteriores al presente trabajo. Dichos elementos tuvieron que ser modificados para adecuarse a las dimensiones y características del motor SUA II. El principal material de construcción del fuselaje del AINKAA VI fue la fibra de vidrio reforzada con resina de poliéster.

Adicional al acondicionamiento y ensamble del fuselaje y los motores, fue necesaria la construcción, programación y montaje de la electrónica de los sistemas de ignición y adquisición de datos.

Ilustración 13. Adecuación del fuselaje de la etapa I del AINKAA VI y montaje de la instrumentación del sistema de ignición.

Ilustración 12. Módulo de instrumentación del vehículo AINKAA VI y sistema de expulsión de instrumentación y paracaídas.

Entre los días 14 y 15 de junio de 2017, se llevaron a cabo dos intentos de lanzamiento del vehículo de propulsión líquida y sólida de alcance estratosférico AINKAA VI, en la base de la Fuerza Aérea Colombiana General Luis Arturo Rodríguez Meneses.

El resultado de ambos intentos de lanzamiento fue un escenario de no ignición, el cual se presentó posiblemente debido a problemas eléctricos o electrónicos relacionados con las condiciones de calor y humedad del sitio de lanzamiento. A pesar de ello, la realización de esta misión fue bastante importante para el grupo de investigación, al permitir la generación de protocolos y procedimientos aplicables a futuro a misiones similares o de mayor complejidad.

Ilustración 14. Personal de misión y vehículo AINKAA VI en plataforma montada en el sitio de lanzamiento.

Ilustración 15. Etapa I del AINKAA VI en hángar de la FAC y equipo de misión.

• El propulsor SUA II puede considerarse como un gran avance para la industria nacional aeroespacial y los grupos de investigación involucrados.

• Necesidad de mejora en la robustez y confiabilidad de los sistemas de adquisición de datos (instrumentación) de los proyectos PUA en lo referente a las pruebas de motores.

• Tras la realización del ensayo de banco del propulsor SUA II y la misión SENECA VI, el grupo de investigación ha adquirido un mayor conocimiento y manejo de la organización, logística, coordinación y puesta a punto de misiones que involucren motores complejos (propulsión líquida y multi etapa).

• Espacio de mejora para equipos de pruebas estáticas (Banco de pruebas UCAND II) y lanzamiento de vehículos (plataforma).

• El vehículo AINKAA VI involucra múltiples sistemas que van más allá de los motores cohete: fuselajes, guias, electrónica de ignición, instrumentación y sistemas de recuperación, por lo que se debe prestar más atención a la correcta integración de estos para asegurar un correcto funcionamiento.

• Se sugieren mayores estudios de caracterización del comportamiento de los ignitores y la electrónica y sistemas de potencia utilizados en las misiones del grupo de investigación (involucrar factores como la temperatura y la humedad del ambiente).

• Es necesario realizar ensayos de confiabilidad y pruebas de funcionamiento del sistema en las condiciones más parecidas posibles a las del sitio de lanzamiento con anterioridad a la realización de futuras misiones para mejorar las probabilidades de éxito.

• Posibilidad de implementar el vehículo AINKAA VI como un producto tecnológico para usos en otros campos de investigación, como biología, meteorología, etc.

Prueba estática motor SUA II

Prueba de llenado criogénico motor SUA II

Prueba sistema de ignitores vehículo AINKAA VI

• A. Urrego and F. Rojas, “Investigaciones en cohetería experimental, Estudio de Factibilidad de la primera misión colombiana de coheteria experimental con propulsion liquida y alcance estratosferico,” Universidad de los Andes, 2012.

• S. Mejía and F. Rojas, “Cohete AINKAA VI Misión SÉNECA IV. Proyecto de Grado.,” Universidad de los Andes, 2015.

• L. Longas and F. Rojas, “Puesta a punto y lanzamiento de la misión colombiana de cohetería experimental con propulsión líquida. Proyecto PUA, Misión Seneca VI.”. Universidad de los Andes, 2012.

• J. Cabas and F. Rojas, “PROYECTO PUA: MISIÓN DE COHETERÍA EXPERIMENTAL SÉNECA VI”, Universidad de los Andes, 2015.

• G. Sutton and O. Biblarz, Rocket Propulsion Elements, Seventh Ed. Ed. John Wiley 1962 & Sons, 2001.

• L. J. Krzycki, “How to Design, Build and Test Small Liquid-Fuel Rocket Engines,” pp. 1–71, 1967.

• “Proyecto Uniandino Aeroespacial,” Facultad de Ingenieria, Universidad de los Andes, 2012. [Online]. Available: https://pua.uniandes.edu.co/. [Accessed: 26-Mar-2016].

• M. J. Yentzent, “Design of the LOX and GOX Systems for the Stennis Space Center High Heat,” 1995.