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mercoledì 27 luglio 2016
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martedì 16 maggio 2017
Plasma Wind Tunnel Complex
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Il Plasma Wind Tunnel dispone di due impianti ipersonici arc-jet, SCIROCCO e GHIBLI, per la simulazione al suolo delle condizioni aerotermodinamiche sui Sistemi di Protezione Termica e Payload di veicoli spaziali durante la fase di rientro ipersonico.
Aerothermodynamics for spatial applications
Complesso Plasma Wind Tunnel

 

 

Complesso Plasma Wind Tunnel<img alt="" src="http://webtest.cira.it/PublishingImages/PWT%20esterno%20impianto.jpg" style="BORDER:0px solid;" />https://www.cira.it/it/infrastrutture-di-ricerca/plasma-wind-tunnel-pwt/Complesso Plasma Wind TunnelComplesso Plasma Wind Tunnel<p style="text-align:justify;"><span aria-hidden="true"></span><span aria-hidden="true"></span>Il Complesso Plasma Wind Tunnel dispone di due impianti ipersonici arc-jet, SCIROCCO e GHIBLI, per la simulazione al suolo delle condizioni aerotermodinamiche che si generano sui Sistemi di Protezione Termica e Payload di veicoli spaziali durante la fase di rientro ipersonico.<br></p><p style="text-align:justify;"><strong>SCIROCCO Plasma Wind Tunnel (PWT)</strong> è l'impianto arc-jet più grande e più potente al mondo in operazioni, ipersonico, ad alta entalpia e a bassa pressione. E' stato costruito nell'ambito del programma Hermes dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ed è operativo dal 2002. La progettazione e l'ingegneria dell'impianto SCIROCCO rappresentano lo stato dell'arte della tecnologia arc-jet.</p><p style="text-align:justify;">L'impianto SCIROCCO è stato realizzato per simulare le condizioni estreme di flusso termico e pressione a cui sono esposti I veicoli spaziali che rientrano nell'atmosfera terrestre. L'obiettivo principale dell'impianto è di qualificare articoli di prova di grandi dimensioni fino a 600 mm di diametro, di Sistemi di Protezione Termica (TPS), Strutture Calde e Payload di veicoli per il rientro dallo spazio. Le attività di ingegneria che portano dai requisiti di test fino alla esecuzione delle prove e alla valutazione dei risultati sono estremamente complesse e multidisciplinari. </p><p style="text-align:justify;">E' alimentato da un riscaldatore ad arco di 70 MW di potenza elettrica massima ed è in grado di generare un getto di plasma fino a 2 metri di diametro, a Mach 12, per una durata di prova fino a 30 minuti. Il gas di prova è una miscela di Aria e Argon con una portata massima di 3,5 kg/s. All'interno dell'arco, il gas compresso è riscaldato fino a temperature di plasma comprese tra 2.000 e 10.000 gradi Kelvin.</p><p style="text-align:justify;">Il flusso di plasma è accelerato a velocità ipersonica attraverso un ugello conico convergente-divergente. Ci sono cinque diverse configurazioni di ugello disponibili con diametri di uscita che vanno da 187 mm (per la simulazione del rientro superorbitale) a 1950 mm, allo scopo di ottenere la condizione di flusso desiderata. </p><p style="text-align:justify;">Un Sistema di Supporto Modelli inietta l'articolo di prova nel getto di plasma all'interno della Camera di Prova, un recipiente cilindrico ad asse verticale con un'altezza complessiva di 9 m ed un diametro interno di 5 m. Il getto ipersonico è convogliato ad un lungo Diffusore in cui avviene la transizione da flusso ipersonico a subsonico e poi viene raffreddato da uno Scambiatore di Calore imponente. Un Sistema di Vuoto genera le condizioni di vuoto richieste nella sezione di prova a monte. Il sistema è costituito da eiettori a vapore che utilizzano come fluido motore fino a 100 t/h di vapor d'acqua ad alta pressione (30 bar e 250°C). Prima che il gas di processo sia espulso nell'atmosfera, viene trattato con sostanze chimiche nel Sistema DeNOx allo scopo di rimuovere gli Ossidi di Azoto prodotti nella transizione da ipersonico a subsonico.</p><p style="text-align:justify;"><span aria-hidden="true"></span><span aria-hidden="true"></span><strong>GHIBLI Plasma Wind Tunnel </strong>è un impianto arc-jet ipersonico, ad alta entalpia e bassa pressione per esperimenti su articoli di prova di dimensione fino a 80 mm di diametro. Consente di eseguire prove per la caratterizzazione e selezione di campioni di materiale, lo studio di fenomeni aerotermodinamici, la validazione di codici CFD e lo sviluppo di tecniche di misura avanzate.</p><p style="text-align:justify;">E' alimentato da un riscaldatore ad arco di 2 MW di potenza elettrica massima. Il flusso di plasma di Azoto/Aria e Argon è accelerato a una velocità ipersonica di circa Mach 10 attraverso un ugello conico convergente-divergente con una sezione di uscita di 152 mm di diametro.</p><p style="text-align:justify;">Un sistema di movimentazione modelli inserisce l'articolo di prova nel getto di plasma all'interno della camera di prova, un recipiente cilindrico ad asse orizzontale di 1800 mm di diametro interno e 2000 mm di lunghezza. Dopo l'interazione tra il flusso e la superficie dell'articolo di prova, il getto di plasma è convogliato al diffusore dove avviene la transizione da ipersonico a subsonico e poi viene raffredato da uno scambiatore di calore. Un sistema di vuoto, costituito da pompe root, fornisce la corretta aspirazione durante le operazioni dell'impianto prima dell'espulsione del flusso in atmosfera libera.</p><h3>​SCIROCCO Plasma Wind Tunnel (PWT)</h3><h3> </h3><table class="ms-rteTable-4" cellspacing="0" style="width:100%;height:159px;"><tbody><tr class="ms-rteTableEvenRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4" rowspan="1" colspan="1" style="width:20%;"><strong>Potenza Arco Elettrico</strong></td><td class="ms-rteTableOddCol-4" rowspan="1" colspan="1" style="width:20%;"><span class="ms-rteForeColor-2"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0" style="font-size:13px;"><span class="ms-rteThemeFontFace-1 ms-rteThemeForeColor-2-0" style="line-height:107%;font-size:13px;">70 MW<sub><span style="top:3.5pt;">el</span></sub><span> </span>(max)</span></span></span></td></tr><tr class="ms-rteTableOddRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4">​<strong>Portata Gas</strong></td><td class="ms-rteTableOddCol-4">3,5 kg/s (max)</td></tr><tr class="ms-rteTableEvenRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4"><strong>​Diametro Gola</strong></td><td class="ms-rteTableOddCol-4">​<span class="ms-rteThemeForeColor-2-0">75 mm</span></td></tr><tr class="ms-rteTableOddRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4">​<strong>Diametro Uscita Ugello</strong><span aria-hidden="true"></span></td><td class="ms-rteTableOddCol-4"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0" style="font-size:13px;">187<span class="ms-rteThemeFontFace-1 ms-rteThemeForeColor-2-0" style="line-height:107%;font-size:13px;">÷1950 mm</span></span></td></tr><tr class="ms-rteTableEvenRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4" rowspan="1"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0">​<strong>Mach</strong><span aria-hidden="true"></span></span></td><td class="ms-rteTableOddCol-4" rowspan="1"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0">3-12</span></span> </td></tr><tr class="ms-rteTableFooterRow-4"><td class="ms-rteTableFooterEvenCol-4" rowspan="1">​</td><td class="ms-rteTableFooterOddCol-4" rowspan="1">​</td></tr></tbody></table><h3><br>GHIBLI Plasma Wind Tunnel</h3><h3> </h3><table class="ms-rteTable-4" cellspacing="0" style="width:100%;height:159px;"><tbody><tr class="ms-rteTableEvenRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4" style="width:20%;"><strong><span aria-hidden="true"></span>Potenza Arco Elettrico</strong></td><td class="ms-rteTableOddCol-4" style="width:20%;"><span class="ms-rteForeColor-2"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0" style="font-size:13px;"><span class="ms-rteThemeFontFace-1 ms-rteThemeForeColor-2-0" style="line-height:107%;font-size:13px;">2 MW<sub><span style="top:3.5pt;">el</span></sub><span> </span>(max)</span></span></span></td></tr><tr class="ms-rteTableOddRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4">​<strong>Portata Gas</strong></td><td class="ms-rteTableOddCol-4"><span aria-hidden="true"></span><span aria-hidden="true"></span>60 g/s (max)<span aria-hidden="true"></span><span aria-hidden="true"></span></td></tr><tr class="ms-rteTableEvenRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4"><strong>​Diametro Gola</strong></td><td class="ms-rteTableOddCol-4">​9,<span class="ms-rteThemeForeColor-2-0">5 mm</span><span aria-hidden="true"></span></td></tr><tr class="ms-rteTableOddRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4">​<strong>Diametro Uscita Ugello</strong><span aria-hidden="true"></span></td><td class="ms-rteTableOddCol-4"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0" style="font-size:13px;"><span class="ms-rteThemeFontFace-1 ms-rteThemeForeColor-2-0" style="line-height:107%;font-size:13px;">152 mm</span></span></td></tr><tr class="ms-rteTableEvenRow-4"><td class="ms-rteTableEvenCol-4" rowspan="1"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0">​<strong>Mach</strong><span aria-hidden="true"></span></span></td><td class="ms-rteTableOddCol-4" rowspan="1"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0"><span class="ms-rteThemeForeColor-2-0">10</span></span> </td></tr><tr class="ms-rteTableFooterRow-4"><td class="ms-rteTableFooterEvenCol-4" rowspan="1">​</td><td class="ms-rteTableFooterOddCol-4" rowspan="1">​</td></tr></tbody></table><p><strong></strong> </p><h3></h3><p style="text-align:justify;">SCIROCCO e GHIBLI PWT hanno a disposizione un'ampia dotazione di Strumentazione di Prova e Tecniche di Misura per caratterizzare completamente le condizioni del getto libero e il comportamento degli articoli di prova:</p><ul><li><p>Termocoppie</p></li><li><p>Sensori di pressione</p></li><li><p>Sensori di flusso termico</p></li><li><p>Sistemi video</p></li><li><p>Termografia infrarossa</p></li><li><p>Pirometria infrarossa</p></li><li><p>Spettroscopia di emissione ottica (OES)</p></li><li><p>Fluorescenza indotta da laser (LIF)</p></li></ul><p>​Air Force Research Laboratory, University of Queensland, von Karman Institute, etc.</p><p>​Agenzie Spaziali: ASI, ESA, DLR, NASA, JAXA, ISRO, etc.<br> Industrie: Thales Alenia Space, Safran Herakles, AIRBUS DS, Aero Sekur, etc.</p>

 Galleria multimediale

 

 

Camera di prova di Sciroccohttps://www.cira.it/PublishingImages/Forms/DispForm.aspx?ID=834Camera di prova di SciroccoImagehttps://www.cira.it/PublishingImages/Camera di prova di Scirocco.jpg
PWT vista aerea dell'impiantohttps://www.cira.it/PublishingImages/Forms/DispForm.aspx?ID=261PWT vista aerea dell'impiantoImagehttps://www.cira.it/PublishingImages/PWT esterno impianto.jpg
PWT ASI CAST MHD Test in GHIBLIhttps://www.cira.it/PublishingImages/Forms/DispForm.aspx?ID=779PWT ASI CAST MHD Test in GHIBLIImagehttps://www.cira.it/PublishingImages/PWT ASI CAST MHD Test in GHIBLI.jpg
PWT ESA EXPERT Flap test in SCIROCCOhttps://www.cira.it/PublishingImages/Forms/DispForm.aspx?ID=778PWT ESA EXPERT Flap test in SCIROCCOImagehttps://www.cira.it/PublishingImages/PWT ESA EXPERT Flap test in SCIROCCO.jpg
PWT EU RASTAS SPEAR test in SCIROCCO super-orbital re-entry configurationhttps://www.cira.it/PublishingImages/Forms/DispForm.aspx?ID=777PWT EU RASTAS SPEAR test in SCIROCCO super-orbital re-entry configurationImagehttps://www.cira.it/PublishingImages/PWT EU RASTAS SPEAR test in SCIROCCO super-orbital re-entry configuration.jpg
Test galleria Ghibli per AFRLhttps://www.cira.it/PublishingImages/Forms/DispForm.aspx?ID=799Test galleria Ghibli per AFRLImagehttps://www.cira.it/PublishingImages/Test galleria Ghibli per AFRL.jpg

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