DESCRIZIONE GENERALE
Il Laboratorio Diagnostiche ad Alta Entalpia costituisce l’evoluzione del laboratorio strumenti dell’impianto Scirocco PWT e si compone di strumenti, campioni di riferimento, apparati hardware e software per effettuare misure sperimentali con termografia, spettroscopia, pirometria, tecniche ottiche, sistemi laser, misuratori di basse pressioni e flussi termici, sensori di spostamento, termocoppie e varie altre tecniche similari.
Esso si propone di occuparsi della messa a punto e dello sviluppo (in termini di ricerca) di metodologie per effettuare misure di
- temperatura su superfici molto calde con sistemi non intrusivi,
- temperature, densità, densità elettronica, pressione, velocità e concentrazione delle specie chimiche di gas sottoposti a regimi di elevata energia (termica e/o cinetica) e
- flussi termici su superfici, temperature, sforzi, spostamenti e altre grandezze all’interno di materiali sottoposti a notevoli carichi termici e meccanici.
Il laboratorio Diagnostiche ad Alta Entalpia offre gli apparati strumentali messi a punto e le competenze per l’utilizzo durante i test effettuati con gli impianti PWT Scirocco e Ghibli, per laboratori spaziali volanti, per test negli impianti per la propulsione spaziale e per tutti gli altri potenziali utilizzatori nel CIRA e al di fuori.
TEMATICHE PRINCIPALI
Una tematica sviluppata nel Laboratorio riguarda lo sviluppo di tecniche per misurare l’evoluzione delle temperature sui punti della superficie di un modello sottoposto a test di resistenza in galleria ipersonica. Si tratta di scudi termici per parti di veicoli spaziali che durante il rientro e/o durante un test raggiungono sulla superficie temperature fino a 3000 K. Questa grandezza è misurata attraverso apparati non intrusivi come termografi e pirometri, il cui utilizzo nelle condizioni esposte, richiede una serie di attenzioni e verifiche sperimentali, nonchè capacità specifiche di analisi, interpretazione rappresentazione di dati.
Il Laboratorio Diagnostiche ad Alta Entalpia sviluppa inoltre tecniche, apparati e metodologie di tipo ottico per l’analisi dei gas in condizioni di elevata entalpia e quindi non caratterizzabili attraverso strumentazione di tipo intrusivo. Principalmente è realizzata una misura spettrometrica della luce emessa dal gas mirata a ricavare temperature, pressione, densità, velocità, concentrazione delle specie etc. grazie ad un’ approfondita conoscenza delle caratteristiche di emissione delle molecole e degli atomi presenti. E’ in allestimento un sistema laser che sarà utilizzato per misure di tipo LIF (Laser Induced Fluorescence). L’applicazione attuale di queste tecniche è a vantaggio della caratterizzazione del flusso ipersonico negli impianti PWT Scirocco e Ghibli.
Altra tematica d’interesse del laboratorio sono attività che si propongono l’accrescimento delle competenze e delle capacità di misurare elevati flussi termici. La tipologia di sensori maggiormente utilizzata e studiata in laboratorio è il Gardon Gage, ma sono in fase di analisi sonde calorimetriche, sensori tipo slug etc.; attuale principale applicazione sono i flussi termici misurati durante prove in ambiente ipersonico.
Il Laboratorio Diagnostiche ad Alta Entalpia si interessa anche di gestire e sviluppare apparati strumentali idonei a misure di pressione in galleria del vento ipersonica. Trattasi solitamente di sensori assoluti o di sistemi ‘scanner’ per misure differenziali a molteplici ingressi che richiedono con continuità verifiche di funzionamento, regolazione, analisi dell’idoneità rispetto alla specifica condizione di misura, solitamente in ambienti a non vantaggiose condizioni chimico-fisiche . Analogamente si sviluppano tecniche e apparati per misure di deformazione e di temperature all’interno di corpi solidi, con specifica applicazione a materiali soggetti ad elevati carichi termici.
CAPACITÀ & COMPETENZE PRIMARIE
• Conoscenze di termo fluidodinamica, termodinamica, ottica, trasmissione del calore
• Sistemi di termografia e pirometria
• Spettroscopia
• Sistemi laser
• Progettazione apparati sperimentali
• Acquisizione dati durante test sperimentali
• Elaborazione ed analisi di risultati sperimentali
• Sistemi intrusivi per misura di pressione, temperatura, deformazione e flussi termici
• Verifica di funzionamento di apparati sperimentali
STRUMENTI
• 2 termografi e relative sistemi di acquisizione
• 6 pirometri (di cui 4 dual coloror)
• 1 apparato di acquisizione spettrometrica (range 200-1100 mn lunghezza d’onda)
• un apparato laser di tipo impulsivo da 1.2 MJ modulabile nella lunghezza d’onda del fascio emesso tra 200 e 1100 nm, utilizzabile per misure LIF (Laser Induced Fluorescence) in allestimento
• sensori di pressione (ranges 0-2 mbar, 0-10 mbar e 0-100 mbar)
• gardon gage per misure di flusso termico
• 9 moduli (scanner) per misure di pressione a 32 prese e relativa catena di acquisizione
• Termocoppie tipo K e B
• 2 corpi neri riferimento per misure di temperatura (range 0-1000 k e 1000-3000 K)
• riferimento per misure di pressione 0-100 mbar
• registratore Videografico per verifica a banco funzionamento dei sensori.
SERVIZI EROGABILI
• Messa a disposizione degli apparati e specifiche competenze per l’utilizzo dei sistemi di termografia e pirometria Analisi e l’interpretazione dei risultati relativi a mappe e misure puntuali di temperature su superfici, applicabili principalmente a test in gallerie ipersoniche e impianti per la propulsione spaziale.
• Messa a disposizione degli apparati e specifiche competenze per l’utilizzo dei sistemi di spettroscopia di emissione per misure di temperatura statica di un flusso. Analisi e interpretazione di risultati relativi all’ emissione di luce da un gas a regimi di elevata energia termica e/o cinetica, applicabile principalmente a test in gallerie ipersoniche e impianti per la propulsione spaziale.
• Messa a disposizione degli apparati e specifiche competenze per l’utilizzo dei sistemi per misure di pressione e flussi termici su superfici sottoposte a flussi di gas a regimi ad elevata energia termica e/o cinetica applicabili principalmente ai modelli di test in gallerie ipersoniche e di protezioni termiche nei laboratori volanti.
• Messa a disposizione degli apparati e specifiche competenze per l’utilizzo dei sistemi per misure di temperature, pressioni e spostamenti e/o altre grandezze all’interno di materiali/assemblaggi sottoposti a notevoli carichi termici e meccanici applicabili principalmente ai modelli di test in gallerie ipersoniche e di protezioni termiche in laboratori volanti.
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Contatto
Federico De Filippis
Tel. +39 0823 623312
email: f.defilippis@cira.it
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