Design preliminare del sistema fluidico di un motore bipropellente ad acqua ossigenata

Il progetto EARS (European Advanced Reusable Satellite) ha come obiettivo la realizzazione di un sistema satellitare in grado di svolgere attività in orbita terrestre per poi rientrare in atmosfera per essere recuperato e, potenzialmente, riutilizzato. A questo scopo, l'azienda T4i si sta occupando del segmento propulsivo, fondamentale per un rientro controllato. Questo sistema si compone di quattro motori bipropellenti ad acqua ossigenata ad alta concentrazione e propano, puntando in questo modo ad una propulsione green. Nello svolgimento di questa tesi ci si è concentrati prima di tutto sul modulo propulsivo di EARS. Partendo dai requisiti, si sono definiti tutti i parametri di sistema, i quali hanno guidato alla realizzazione di uno schema fluidico e ad una selezione preliminare dei principali componenti necessari. Inoltre, è stato realizzato un modello 3D con lo scopo di ricavare i volumi e le masse nel sistema, verificando così il rispetto dei requisiti imposti. In seguito, ci si è concentrati su tutto quello che riguarda il segmento di terra, sviluppando quindi un sistema FGSE (Fluidic Ground Service Equipment), necessario per alimentare i motori in tutte le fasi di test e per rifornire la piattaforma propulsiva satellitare, sia durante le prove di qualifica che nella fase precedente all'integrazione a bordo del lanciatore. Inoltre, per garantire la sicurezza vista la presenza di propano, si è optato per lo sviluppo di un Flare Stack mobile che fosse in grado di bruciare il combustibile in tutti i casi di necessità. Per entrambi questi sistemi, dopo una prima fase di progettazione, è stata condotta un'accurata selezione dei componenti, completata con l'acquisto e l'integrazione di tutti gli elementi necessari. Contemporaneamente alla progettazione e assemblaggio dei sistemi sopraccitati, è stato realizzato un software preliminare per l'analisi fluidodinamica, fondamentale per consentire di calcolare tutte le perdite di carico del sistema. Inoltre, questa applicazione è stata ideata per essere utilizzata nella verifica prestazionale di vari sistemi fluidici e per consentire un'agevole implementazione di nuove funzionalità all'interno del programma stesso. Uno dei driver principali che ha guidato il design del sistema FGSE è stato quello di creare un apparato che potesse operare in modalità semi-autonoma e fosse in grado di funzionare anche se non connesso alla test facility dell'azienda. A questo scopo, è stato ideato un controllo elettronico che potesse operare in modalità automatica per le fasi di riempimento/svuotamento serbatoi e test (comprensivo di software dedicato), ma abbinandoci una scatola elettrica che consenta di escludere questa implementazione per comandare il sistema tramite sistemi decentralizzati.