UAH

Dec 11, 2023

Mark Zwiener, Tony Doll, Mitchell Fleming, Michael Davis, Anthony Wasmanski am Hochdruckteil der großen Leichtgaskanone.

Beeindruckend ist das Wort, das einem in den Sinn kommt, wenn man das UAH Aerophysics Research Center (ARC) beschreibt, eine etwa 67.000 Quadratmeter große Einrichtung im Redstone Arsenal, in der Hochgeschwindigkeitsflug- und Aufpralltests durchgeführt werden.

Als Teil des Forschungsinstituts der UAH verfügt das ARC über drei zweistufige Leichtgaskanonensysteme, die die Wechselwirkungen eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeugs und seiner Umgebung untersuchen. Diese Systeme verfügen über die einzigartige Fähigkeit, extrem hohe Geschwindigkeiten von bis zu 7 Kilometern pro Sekunde auszuhalten, eine Geschwindigkeit, die 21-mal schneller ist als die Schallgeschwindigkeit. Mit den Kanonensystemen sind geschlossene Testkammern verbunden, die die Abbildung der Luftströme um Hochgeschwindigkeitsobjekte wie Raketen ermöglichen, sowie die Darstellung dessen, was passiert, wenn zwei Materialien mit hoher Geschwindigkeit kollidieren.

Laut Mark Zwiener, Leiter der Reichweitenoperationen des ARC, trägt diese Forschung dazu bei, theoretische und rechnerische Modelle zu kalibrieren, um komplexere Ereignisse in einem Computersystem vorherzusagen. Es bietet auch eine wesentlich kostengünstigere Alternative zum tatsächlichen Testen. „Wenn man etwas im Labor macht, kann man viel Wissen gewinnen, indem man es in einer kontrollierten Umgebung testet, bevor man rausgeht und tatsächlich einen Live-Brandtest durchführt“, sagt Dr. Steve Messervy, Direktor des Forschungsinstituts.

Anthony Wasmanski, ARC-Crew-Chef, am Steuer eines 25-Tonnen-Portalkrans, der für die Montage und den Betrieb des großen Leichtgaskanonensystems erforderlich ist.

Ebenso beeindruckend wie die Anlage selbst sind einige der bevorstehenden Projekte des ARC. In den nächsten drei bis vier Jahren wird das Zentrum beispielsweise das Bureau of Alcohol, Tobacco, Firearms and Explosives (ATF) dabei unterstützen, seine Forschung zur Sprengstoffforensik auszubauen, indem es Diagnosedaten zur Empfindlichkeit und Leistung selbstgebauter Geräte sammelt. Diese Daten können dann von der ATF verwendet werden, um Experten in Polizeibehörden und dem Heimatschutz auszubilden, die mit der Untersuchung explosiver Aktivitäten beauftragt sind.

Dr. Messervy sagt, dass das ARC auch mit der Federal Aviation Administration (FAA) am Airborne Collision Project zusammenarbeiten soll, das die Auswirkungen von Kollisionen unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) mit anderen Luftfahrtanlagen untersucht, um eine größere Datenbank darüber aufzubauen Was passiert, wenn diese Probleme auftreten? Das Rotorcraft Systems Engineering and Simulation Center der UAH, das bei diesem Projekt die Leitung übernimmt, wird die physikalische Modellierung und den rechnerischen Aspekt übernehmen, während das ARC sich um den experimentellen Teil kümmert.

Zwiener betont die Bedeutung der Beziehung zwischen Experimentellem und Theoretischem bei der Durchführung solcher Forschungen. „Sie arbeiten alle zusammen“, sagt er. „Es gibt einige Dinge, die sich experimentell nur schwer gut messen lassen. Aber wenn Sie einige Eigenschaften haben, die Sie experimentell gut messen können, dann können Sie sie mit den rechnerischen Ergebnissen vergleichen, und das gibt Ihnen die Gewissheit, dass Ihre anderen Informationen, die experimentell schwer zu erhalten sind, vernünftig sind.“ ."

Zwiener fügt hinzu, dass Experimente oft vereinfacht werden, weil die Kosten und die Komplexität der Durchführung eines High-Fidelity-Experiments einschränkend sind. Anstatt beispielsweise die gesamte Baugruppe eines UAV bei sehr hohen Geschwindigkeiten einem Aufpralltest zu unterziehen, werden kritische Komponenten wie die Batterie oder der Motor einzeln getestet. „Dann können die Computerleute diese Ergebnisse vergleichen, und wenn sie die Modellierung davon ziemlich gut hinbekommen, können sie sie in den Computer einfügen und Tausende und Abertausende von Aufprallereignissen ausführen“, sagt Zwiener. Diese Experimente dienen als Benchmarks für Rechenmodelle, um dann eine Wahrscheinlichkeitsspanne darüber zu generieren, welche Art von Schaden angerichtet werden könnte.

Tony Doll, Chefmaschinist, prüft ein Teil auf der computergesteuerten Fräsmaschine des ARC.

Kunden kommen oft mit dem Bedarf an eine bestimmte Art von Informationen zum ARC und verfügen nicht über die Mittel oder Mittel, um diese zu erhalten. „Menschen haben Theorien – sie entwickeln Modelle, aber sie müssen einige Daten liefern, die ihre Vorhersagen aus statistischer Sicht bestätigen“, sagt Dr. Messervy. Dies war bei einem neueren Projekt der Fall, bei dem das ARC ein kleines Unternehmen unterstützte, das eine neuartige Methode zur Materialcharakterisierung entwickelte. Das ARC arbeitete mit der Hauptforscherin der UAH, Dr. Judith Schneider in der Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der UAH, zusammen, um ein experimentelles System zur Erforschung dieser Technik zu entwickeln, das die Kosten für die Erfassung von Daten mit hoher Dehnungsrate von Metallen wie z als Stahl.

Zu diesem Zweck beschreibt Zwiener sich und sein Team als Problemlöser, die Kunden häufig alternative Experimente oder Ansätze anbieten, um an die benötigten Daten zu gelangen. „Man muss die Herausforderung mögen“, sagt Zwiener. „Man muss ein Vielfraß sein, wenn es um Bestrafung geht, vielleicht weil man scheitern wird. Man darf keine Angst davor haben, falsch zu liegen.“

Fügt Dr. Messervy lachend hinzu: „Warum nennt man das Ihrer Meinung nach Forschung?“

Steve Messervy256.824.6343 [email protected]

Mark Zwiener 256.464.8000 Durchwahl 23 [email protected]