Estudio numérico de sistemas para la mitigación sonora en la base de lanzamiento de cohetes espaciales durante la fase de despegue

Abstract

Este trabajo fin de máster consiste en la realización de un estudio numérico mediante elementos finitos sobre sistemas de mitigación sonora del ruido producido por los cohetes espaciales durante la fase de despegue. Este trabajo se enmarca dentro de la investigación realizada por varios miembros de la Escuela Politécnica Superior de Gandia en la Universidad Politécnica de Valencia en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA). El ruido proviene del flujo de escape del motor del cohete espacial y alcanza unos niveles sonoros escesivos. El sonido se refleja en las instalaciones de la base de lanzamiento y alcanza a la carga del cohete dañando gravemente los equipos electrónicos internos. Se estudia numéricamente la estrategia propuesta por el grupo de investigación que consiste en el uso de cristales de sonido y utilizar sus propiedades dispersoras del sonido para disminuir las reflexiones en la dirección de incidencia las cuales alcanzan al cohete. A continuación, se estudia la posibilidad de emplear los resonadores de Helmholtz en cristales de sonido para aplicar sus propiedades de absorción acústica al entorno aeroespacial, el cual es el objeto del estudio, y se obtiene una reducción del nivel de presión sonora alrededor de la frecuencia de resonancia.

This master's thesis consists in the realization of a numerical study by finite elements method on the reduction systems of the noise produced by the space rockets during the takeoff phase. This work is a part of the research carried out by several members of the Escuela Politécnica Superior de Gandia in the Universidad Politécnica de Valencia and done in collaboration with the European Space Agency (ESA). The noise comes from the exhaust flow of the space rocket engine with excessive sound pressure levels. The sound is reflected in the installations of the launch pad and reaches the load of the rocket, severely damaging the internal electronic equipment. The strategy proposed by the research group is studied numerically, consisting of the use of the sonic crystals and their sound scattering properties to reduce reflections in the direction of incidence which reach the rocket. Next, the possibility of using Helmholtz resonators in the sonic crystals is studied to apply their acoustic absorption properties to the aerospace environment, which is the object of the study, and a reduction of the sound pressure level around the resonance frequency is obtained.