Design and testing of a parachute recovery system for a sounding rocket experiment

Abstract

[ES] Este Trabajo de Final de Grado expone la teoría y modelos físicos que permiten el diseño de sistemas de recuperación por paracaídas en vehículos aéreos, con especial énfasis en su aplicación en cohetes sonda. El propósito es explicar cómo se ha hecho uso de esta teoría para la construcción de un sistema de recuperación en dos etapas para un cohete sonda experimental con motor sólido de 3 km de apogeo. El cohete competirá en la edición de 2022 del concurso de cohetería europeo EuRoC.

Se presta particular atención a la estimación de fuerzas de apertura del paracaídas, utilizando tanto métodos semiempíricos modernos, como el Teorema de Momento-Impulso, así como procedimientos más establecidos como el Método de Pflanz. Estos modelos físicos y medianos semiempíricos han sido utilizados para la realización del diseño final del sistema de recuperación. El trabajo muestra a su vez la validez de aplicar estos métodos a vehículos aéreos ligeros. Todos los subsistemas han sido comprobados mediante ensayos en tierra, lanzamientos y análisis de esfuerzos mecánicos. El sistema de recuperación ha sido validado con el lanzamiento de un prototipo subescala de 1 km de apogeo. De este modo, se ha encontrado un sistema eficaz de eyección por pólvora de un sistema de recuperación en dos etapas para un cohete sonda.

[EN] The following End of Degree Project presents the theory and modelling behind the design of parachute recovery systems for airborne vehicles, with special emphasis on its use for Sounding Rockets. The aim of this work is to explain how this theory is applied to the construction of a Dual Deployment Parachute Recovery System for a 3 km Solid Boosted Sounding Rocket. This rocket will compete on the 2022 edition of the European Rocketry Challenge EuRoC.

Special attention was given to the Parachute Opening Force estimation, using both modern semi-empirical approaches like Moment-Impulse Theorem as well as more established models in the likes of Pflanz method. These physical models and semi-empirical approaches have been used to determine the final design. This document also proves the validity of said theory when applied to smaller airborne vehicles. All the subsystems that form the recovery system were tested and positively evaluated through the means of drop testing, ground testing and breaking strength analyses. This recovery system has been validated with the launch of a 1 km apogee sub-scale prototype. As such, a suitable hot gas deployment and dual recovery system is found.

[CA] Aquest Treball de Final de Grau exposa la teoria i models físics que permeten el disseny de sistemes de recuperació per paracaigudes en vehicles aeris, amb especial èmfasi en la seua aplicació en coets sonda. El propòsit és explicar com s’ha fet ús d’aquesta teoria per a la construcció d’un sistema de recuperació en dues etapes per a un coet sonda experimental amb motor sòlid de 3 km d’apogeu. El coet competirà en l’edició de 2022 del concurs de cohetería europeu EuRoC.