El ballute (un baúl de viaje de globo y paracaídas ) es un paracaídas-como dispositivo optimizado para su uso a altas altitudes y el frenado supersónicos velocidades.
La configuración de ballute original fue inventada en 1948 por la compañía Goodyear . La innovación pronto llamó la atención de otras organizaciones, incluida la NASA ; la agencia incorporó ballutes en el sistema de escape de la nave espacial Gemini . Posteriormente, se ha visto un uso extensivo dentro del sector aeroespacial como un medio para retardar el descenso de diversas cargas útiles, como secciones de cohetes y sondas atmosféricas. En las últimas décadas se han emitido varias propuestas que involucran ballutes, como para desorbitar / recuperar satélites de baja masa y programas de investigación interplanetaria.
Diseño
El ballute es un dispositivo inflable que se utiliza para generar resistencia. [1] En términos de su configuración básica, es un globo en forma de cono, con una valla de burbujas toroidal (una estructura inflada destinada a asegurar la separación del flujo ) que se coloca alrededor de su punto más ancho. [2] La cerca de burbujas actúa para estabilizar el ballute a medida que desacelera a través de diferentes regímenes de flujo, típicamente descendiendo de flujos más rápidos (incluso supersónicos) a velocidades subsónicas. [2] [3] El diseño del ballute, particularmente su forma de gota, lo hace más adecuado para desacelerar a velocidades extremas que un paracaídas convencional. [4]
Los ballutes se pueden clasificar en tres configuraciones principales, estos son ballutes capullo que encierran sus cargas útiles, ballutes adjuntos que se adhieren directamente a la base de sus cargas útiles y ballutes remolcados que siguen sus cargas útiles. [1] El ballute isotensoide ha sido reconocido como la configuración estándar, aunque se han probado otras disposiciones. Se ha propuesto que los ballutes podrían disponerse en factores de forma tanto toroidales apilados como de cono de tensión. [5] Algunas configuraciones de ballute están especializadas para determinados fines o industrias, como el sector aeroespacial. [6] [7]
Al colocar un ballute en un objeto lanzado desde el aire, como una bomba o una carga útil aeroespacial, debería (siempre que sea de tamaño suficiente y se haya desplegado correctamente) limitar su velocidad de descenso, minimizando potencialmente el daño a la carga útil en contacto con el suelo. [2] [8] Pueden generar una cantidad relativamente alta de resistencia para su masa, lo que los hace atractivos en escenarios de peso limitado típicos de las aplicaciones aeroespaciales. [1]
El inflado de un ballute se logra típicamente ya sea por un generador de gas o por aire externo forzado dentro de la estructura por una disposición de entradas de aire de pistón. [2] El diseño del mecanismo de inflación es particularmente crítico para su aplicación exitosa; Si las entradas son demasiado pequeñas o muy pocas, el ballute no mantendrá su forma ni colapsará, mientras que un flujo de entrada excesivo probablemente resulte en sobrepresión y aumente el riesgo de explosión. [4] En consecuencia, el ballute debe diseñarse con precisión para adaptarse a las condiciones ambientales a las que debe estar expuesto; De manera similar, el despliegue debe realizarse con un cuidado similar, como en lo que respecta a la sincronización. Es probable que un despliegue inadecuado cause fallas, ya que las fuerzas de desaceleración excesivas corren el riesgo de romper los puntos de fijación y rasgar la tela; el enredo es otro riesgo potencial. [4] [9]
Aplicaciones
El ballute se desarrolló originalmente en respuesta a la inestabilidad de los primeros paracaídas supersónicos, demostrando ser una alternativa atractiva. [1]
El ballute se ha utilizado en bombas de caída libre lanzadas desde un avión, ayudando a retardar y estabilizar el descenso. [1]
El ballute se ha utilizado ampliamente en la industria aeroespacial. [2] Una de sus primeros usos en el sector fue como un elemento del equipo de escape a bordo de la NASA 's Gemini nave espacial; [10] también se estaba utilizando para frenar el descenso de las Arcas , una de las primeras sondas de cohetes estadounidenses , a mediados de la década de 1960. [11] Durante la década de 1960, la agencia realizó una investigación detallada sobre el ballute como un sistema desacelerador aerodinámico en otros planetas, como Marte . [2] En la película de 1984 2010: El año en que hacemos contacto , se utiliza un ballute en la nave espacial Leonov para protegerla de los efectos del calentamiento durante el frenado aerodinámico , lo que permite al Leonov reducir la velocidad sin gastar combustible y establecer una órbita alrededor de la luna de Júpiter. Io . [ cita requerida ]
En 2000, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA estaba investigando el ballute, enfatizando su potencial de uso tanto en operaciones de aerocaptura como de aerofrenado . [1] [12] Alrededor de ese mismo período, la Agencia Espacial Europea también estaba evaluando el uso de blindaje inflable como un medio para facilitar la reentrada controlada de naves espaciales. [13]
Varias sondas atmosféricas interplanetarias propuestas han incorporado ballutes; para las misiones previstas a Venus , actuarán no solo para controlar la entrada atmosférica sino también para proporcionar un apoyo flotante para la carga útil del sensor. [1] [14] Los aterrizadores en Marte también pueden usar ballutes durante la entrada directa a la atmósfera, mientras que los ballutes estilo capullo también pueden ser adoptados para vehículos de transferencia orbital en órbita alrededor de la Tierra . Se pueden usar ballutes particularmente grandes para propósitos de aerocaptura planetaria en varios cuerpos planetarios alrededor del sistema solar . [1] Además, se han propuesto diseños extendidos que utilizan tecnología de ballute de cono de tensión inflable para desorbitar NanoSats y recuperar satélites de baja masa (<1,5 kg o 3,3 lb) de la órbita terrestre baja . [5] [15]
A principios de 2012, Armadillo Aerospace usó un ballute durante las pruebas de su cohete STIG-A. [16] [17]
Durante febrero de 2015, la organización aeroespacial danesa sin fines de lucro Copenhagen Suborbitals se comprometió a probar un ballute para sus cohetes Nexø. [18] En abril de 2018, SpaceX 's , Elon Musk twitteó 'SpaceX intentará traer de vuelta a la etapa superior del cohete de la velocidad orbital utilizando un globo de fiesta gigante.' [19] Sin embargo, el plan fue cancelado. En agosto de 2019, Peter Beck , fundador de Rocket Lab , anunció que intentarían recuperar la etapa inferior de su cohete Electron utilizando un ballute para la desaceleración supersónica, lo que permitiría capturar el escenario en el aire mediante un helicóptero. [20]
Referencias
- ↑ a b c d e f g h Hall, Jeffery L. (2 de mayo de 2000). "Una revisión de la tecnología Ballute para la aerocaptura planetaria" (PDF) . Laboratorio de propulsión a chorro .
- ^ a b c d e f Robert J. Mayhue y Clinton V. Eckstrom (mayo de 1969). "Resultados de la prueba de vuelo del despliegue supersónico de un desacelerador ballute de 18 pies de diámetro (5,49 metros)" (PDF) . ntrs.nasa.gov.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Anthony R. Mastromarino III y Maria-Isabel Carnasciali (2014). "Estudio aerodinámico de un Ballute mediante dinámica de fluidos computacional" (PDF) . newhaven.edu.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ a b c von Bengtson, Kristian (30 de enero de 2014). "Un bastardo llamado Ballute" . wired.com.
- ^ a b "NanoSat Deorbit and Recovery System (DRS) para habilitar nuevas misiones" . ponencia de conferencia . Pequeño Sat 2011.2011 . Consultado el 22 de enero de 2012 .
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- ^ Ian Clark y Erich Brandeau (29 de junio de 2019). "Grandes Ballutes supersónicos: pruebas y aplicaciones" (PDF) . Laboratorio de propulsión a chorro .
- ^ "La vanguardia de la fabricación supersónica de Ballute" . Suborbitales de Copenhague . Consultado el 28 de junio de 2020 .
- ^ "Prueba de caída de un diseño Ballute mejorado" . Suborbitales de Copenhague . Consultado el 28 de junio de 2020 .
- ^ "Un conjunto de avances" . hq.nasa.gov . Consultado el 28 de junio de 2020 .
- ^ JJ Graham, Jr. (diciembre de 1965). "Desarrollo de Ballute para Retardo de Arcas rocketsondes" (PDF) . Laboratorios de Investigación de Cambridge de la Fuerza Aérea.
- ^ Christensen, Bill (21 de abril de 2009). "Ballutes estudiado para vehículos espaciales hipersónicos" . space.com.
- ^ L. Marraffa, D. Kassing, P. Baglioni, D. Wilde, S. Walther, K. Pitchkhadze y V. Finchenko (agosto de 2000). "Tecnologías de reentrada inflables: demostración de vuelo y perspectivas de futuro" (PDF) . Agencia Espacial Europea .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Kristin L. (Gates) Medlock, James M. Longuski, Daniel T. Lyons (2005). "Un Ballute de doble uso para entrada y descenso durante misiones planetarias" (PDF) . engineering.purdue.edu.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ "Ballute inflable adjunto para la desaceleración de la nave espacial" . IEE Xplore. Febrero de 2000.
- ^ "Armadillo lanza un cohete STIG-A - captura una imagen impresionante de Ballute" . Consultado el 17 de julio de 2012 .
- ^ "Sistema de reentrada: sistema de recuperación CubeSat" . Andrews Space. 2008. Archivado desde el original el 1 de enero de 2012 . Consultado el 24 de diciembre de 2011 .
- ^ "¡Velocidad de deformación, señor Zulu!" (en danés). Ingeniøren . 25 de febrero de 2015 . Consultado el 22 de abril de 2018 .
- ^ Elon Musk (16 de abril de 2018). "SpaceX intentará recuperar la etapa superior del cohete desde la velocidad orbital utilizando un globo de fiesta gigante" . Twitter .
- ^ "¡¿Rocket Lab realmente puede atrapar un cohete con un helicóptero ?!" . Astronauta de todos los días . 10 de agosto de 2019 . Consultado el 15 de octubre de 2019 .
enlaces externos
- Ballute en parachutehistory.com
- Noticias de Ballute en scitechdaily.com