Sviluppo e Validazione di un Banco Prova per la Misurazione della Spinta di Propulsori

One of the most important steps in the development of propulsion systems in the aerospace sector is conducting static and dynamic thrust tests to ensure the proper functioning of the propulsion systems. In particular, when the thrusters generate small thrusts, on the order of a few tens of newtons, the measurements become complex to analyze due to disturbances caused by vibrations generated by the engine and its fuel supply system. This thesis focuses on the development and validation of a test bench for measuring the thrust of monopropellant and bipropellant thrusters, belonging to the thrust classes from 5 N to 25 N. The first engines tested on the bench are intended for attitude control and orbital maneuvers of the European Advanced Reusable Satellite (EARS) project. During the design process, various configurations were examined, and several 3D models of the test bench were developed, with particular attention to modal analysis and force transducers. Finally, tests were conducted to compare the analytical model and the modal FEM simulation with the actual system.

Una delle fasi più importanti durante la realizzazione di propulsori nel settore aerospaziale è condurre test di spinta statica e dinamica per assicurare il corretto funzionamento dei sistemi propulsivi. In particolare, quando i propulsori generano spinte piccole, dell’ordine di qualche decina di newton, le misurazioni diventano complesse da analizzare per colpa dei disturbi causati dalle vibrazioni generate dal motore e dal suo sistema di alimentazione. Il presente lavoro di tesi si focalizza sullo sviluppo e la validazione di un banco di prova per la misurazione della spinta di propulsori monopropellenti e bipropellenti, appartenenti alle classi di spinta da 5 N a 25 N. I primi motori testati a banco sono destinati al controllo d'assetto e alle manovre orbitali del progetto European Advanced Reusable Satellite (EARS). Durante la progettazione sono state esaminate diverse configurazioni e sviluppati vari modelli 3D del banco di prova, con particolare attenzione all'analisi modale e ai trasduttori di forza. Infine, sono stati condotti dei test al fine di confrontare il modello analitico e la simulazione FEM modale con quello reale.