缓解空间碎片问题需要实施卫星终止处置策略。潜在的有利解决方案之一是使用固体推进进行直接去义。本文概述了固体火箭电机的概念和开发以及专门用于DeOrbitation操纵的其他系统的组件。此解决方案是自2016年由ukasiwicz Research Network - 航空研究所与波兰合作伙伴合作的欧洲航天局。在成功开发并预先合格的新专用推进剂组成之后,还解决了其他设计挑战,以构建和测试电动机的工程模型。本文提供了有关需求及其对设计的影响的信息,进行了众多权衡的结果以及材料选择的注意事项。它还概述了推进剂测试的结果以及为运动开发计划的验证。工作还包括系统级别的方面,集群和可扩展性,以在广泛的未来卫星中实现。至关重要的零件以及最终实施 - 还讨论了推力向量控制系统。还计划了开发中的下一步,包括轨道示范。这证明可以在此具有挑战性的应用中成功使用固体火箭推进。
本文讨论了火箭电动机中固体推进剂的非破坏性测试(NDT)的复杂性,并强调了各种检查技术的重要性和演变。它解决了与不同推进剂类型相关的挑战以及缺陷检测的固有困难。通过强调数字方法和自动缺陷识别(ADR)的最新进步,该研究强调了NDT在确保火箭电机的安全性和有效性方面的关键作用,并向未来的技术趋势和研究需求指出。鉴于固体火箭电动机在航空航天和防御中的关键作用,它们的检查至关重要。传统方法(例如视觉检查(VI))对于识别表面缺陷(例如裂纹和脱键)至关重要,尽管它们仅限于表面异常。射线照相测试的进步,包括常规和数字X射线照相,已改善了内部缺陷的检测,例如空隙,孔隙率,异物或夹杂物或裂缝。使用计算的X射线照相(CR)和数字探测器阵列(DDA)的数字X射线照相,提供了出色的分辨率和更快的成像,这对于详细的检查而言是无价的。超声波测试(UT)具有工具性,脉冲回声和透射方法为内部不连续性和粘结完整性提供了见解。UT方法,尤其是通过传输,避免了耦合剂的污染,并且适合自动扫描。关键字:非破坏性测试(NDT);固体推进剂;缺陷检测;检查挑战;使用激光光检测表面和地下缺陷的剪切照片提供了实时反馈和定量分析,特别是用于检测剥离和不当粘附。工业计算机断层扫描(ICT)提供了高分辨率的三维成像,对于识别结构异常和确保推进剂完整性至关重要,尽管它受到高成本和运营复杂性的挑战。激光扫描热成像(LASST)生成详细的热图以识别缺陷和材料不一致,使其适合在制造过程中进行在线检查。NDT的最新进展包括为ADR集成人工智能(AI)和机器学习(ML),增强缺陷检测,减少人类错误以及支持预测性维护。但是,这些技术面临着诸如高成本,对专业技能的需求以及与现有方法集成的复杂性之类的挑战。NDT对固体推进剂的未来在于开发具有成本效益的方法,标准化程序和便携式设备以进行现场检查。拥抱AI和ML将进一步自动化并改善缺陷分析,从而确保固体火箭电机的更高安全性和性能标准。
灾难的技术解释相对简单。航天飞机上有两个固体螺旋桨火箭助推器(SRB)。固体火箭电机(SRM)包含在组装SRB的四个主要中央段中。SRB提供了将整个航天飞机组装从地面并进入太空所需的80%的推力。航天飞机本身最初由轨道车辆,外部油箱和SRB组成。对SRB中的固体燃料进行了反应,以产生非常热的高压气体,该气体在穿过后喷嘴以提供推力时扩展和加速。SRB在上升两分钟内被抛弃,后来被回收和重复使用。使用固体燃料是一种公认的解决方案,可提供将班车从地面驶入太空所需的必要额外推力。这也是一个相对便宜的选择。以升空的班车上的第三个附件是外部液体燃油箱,该液体箱由氢气罐,氧气罐和一个河间罐组成,供应三个主班车火箭发动机供应氢 - 氧气混合物。一旦班车逃脱了地球的大气层并且无法回收,外部燃油箱就会抛弃。
为了实现登月目标,NASA 正在改造航天飞机时代的传统硬件,包括固体火箭助推器和 RS-25 火箭发动机,为阿尔忒弥斯计划的太空发射系统 (SLS) 提供动力,该系统将把猎户座载人舱发射到月球。从 2012 财年到 2025 财年,NASA 对阿尔忒弥斯计划的整体投资预计将达到 930 亿美元,其中到 2022 年 SLS 计划的成本将达到 238 亿美元。对于 SLS 发射,NASA 与诺斯罗普·格鲁曼公司签订了两份助推器合同,与 Aerojet Rocketdyne 签订了两份 RS-25 发动机合同。这四份合同、履行期和价值如下:助推器——2006 年 4 月至 2023 年 12 月,44 亿美元;助推器生产和运营合同 (BPOC)——2020 年 6 月至 2031 年 12 月,32 亿美元;改装(RS-25 发动机)——2006 年 6 月至 2020 年 9 月,21 亿美元;RS-25 重启和生产——2015 年 11 月至 2029 年 9 月,36 亿美元。
太空运输系统Haer No.TX-116第337页V.固体火箭助推/可重复使用的固体火箭电机简介Twin Solid Rocket Booster(SRB)(SRBS),设计为STS的主要推进元件,在发射的前两分钟内为航天飞机提供了80%的升空推力。他们燃烧了超过2,200,000磅的推进剂,并产生了3600万马力。1487每个SRB助推器都由电动机和非运动段组成。电动机段(称为实心火箭电机(SRM)),后来更名为“可重复使用的固体火箭电机”(RSRM),其中包含燃料来为SRB供电。1488 SRMS/RSRMS是有史以来最大,唯一的固体螺旋桨火箭电机,也是第一个用于恢复和重复使用的设计。主要的非运动段包括鼻盖,frustum以及前进和后裙。这些结构成分包含电子设备,可在升空,上升和ET/SRB分离期间引导SRB,并放置了降落伞,这使可重复使用的助推器的下降减慢了从航天器的抛弃后进入大西洋。从历史上看,SRM/RSRM开发遵循与非运动SRB组件分开的路径。在整个SSP中,犹他州Promontory的Thiokol是SRM/RSRM的唯一制造商和主要承包商。超过400个供应商,位于37个州和加拿大,提供了金属组件,密封,隔热材料,面料,油漆和粘合剂。此外,六家公司还提供了构成RSRM推进剂的主要成分。1489 Thiokol向NASA提供了推进剂的前进电机盒细分,并安装了点火器/安全和手臂(S&A)设备;两个推进剂的中心运动案例段;加载的船尾电动机箱段,安装了喷嘴;表壳加强圈;以及安装了遣散系统的船尾出口锥体组件。其中包括犹他州锡达拉皮兹(Cedar Rapids)的美国太平洋(AMPAC)(高氯酸铵);德克萨斯州自由港的陶氏化学(环氧树脂);德克萨斯州罗克代尔的铝业(铝粉);伊利诺伊州内珀维尔的Toyal America(球形铝制粉末);位于肯塔基州路易斯维尔的美国合成橡胶公司(ASRC)(聚丁二烯 - 丙烯酸 - 丙烯酸丙烯腈Terpolymer [PBAN]);宾夕法尼亚州伊斯顿的元素色素(氧化铁)。对于最终的飞行电动机,三菱阿根廷铸币厂取代了Alcoa提供的铝粉,而高氯酸铵则由HCL-Olin在Becancour,Becancour,Quebec,Quebec,加拿大,加拿大和纽约州尼亚加拉瀑布提供。
标志性的探路者航天飞机堆栈见证了这项为期 30 年的计划,该计划将人类从太空发射人转变为太空居住人。航天飞机的主发动机、外部燃料箱和固体火箭助推器(航天飞机舰队的心脏)均在阿拉巴马州设计、制造和建造。位于亨茨维尔马歇尔太空飞行中心的航天飞机项目办公室管理的 135 次任务监督了第一个可重复使用的太空飞行器舰队,这一概念为当今不断扩张的商业太空公司提供了动力。NASA 和民间承包商雇用的数千名阿拉巴马人不仅帮助使太空飞行成为常规,还帮助改善了家乡的生活。NASA 估计,在航天飞机项目期间开发的 1,000 多种产品在地球上得到了成功应用,例如航天飞机发动机阀门技术,可以为人类提供更好的人工心脏瓣膜。航天飞机计划还使在距地球 250 英里处建造国际空间站成为可能。二十多年来,国际空间站一直是地球外生活、发展太空商业能力和推动微重力科学进步的试验场。如果没有航天飞机计划,如果没有阿拉巴马州为科学、商业和人类居住而努力工作的男男女女,这一切都不会实现。
阿丽亚娜 6 号将是一种 60 米高的一次性、模块化和重型运载火箭,满载时重达 900 吨,能够以两种主要配置飞行:阿丽亚娜 62 和阿丽亚娜 64。阿丽亚娜 62 将使用两个 P120C 捆绑式固体火箭助推器 (SRB),将 10,300 公斤的载荷送入低地球轨道 (LEO) 或将 4,500 公斤的载荷送入更远的地球静止转移轨道 (GTO)。与此同时,阿丽亚娜 64 配置将配备四台 SRB,辅助动力增加一倍,将更重的有效载荷送入低地球轨道 (LEO) 或将 11,500 公斤的载荷送入 GTO(ESA,nd - b;航空航天技术,nd)。阿丽亚娜 62 将在 14 米或 20 米整流罩中承载有效载荷,而功率更大的阿丽亚娜 64 则只能运载需要 20 米整流罩的有效载荷。两种整流罩均位于直径为 5.4 米的火箭顶端,由于采用了碳纤维聚合物复合材料外壳(ESA,nd - b),可在上升冲击期间保护有效载荷。当火箭达到不再需要担心大气摩擦的高度时,整流罩将被抛弃。
科隆布,2022 年 12 月 7 日 阿科玛的特殊材料在 NASA 标志性徽标升空时为其提供保护 阿科玛很荣幸被选中保护 Artemis 1 太空发射系统 (SLS) 上的 NASA 标志性徽标。这种创新涂层采用阿科玛的 Kynar Aquatec ® PVDF 乳胶,具有极强的耐用性,可在升空时保持固体火箭助推器上 NASA 的红色“虫子”徽标完好无损。具有历史意义的 Artemis 1 SLS 于 11 月 16 日从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空。它将把猎户座飞船送入约 130 万英里,绕月飞行并于 12 月 11 日返回地球。带有 NASA 红色标志的 SLS 助推器是有史以来为飞行建造的最大、最强大的固体推进剂助推器。观看视频。保护徽标的水性清漆由 Arkema 的合作伙伴 Acrymax ® Technologies Inc. 制造。Kynar Aquatec ® PVDF 乳胶使 Acrymax ® Technologies 能够设计出一种在低 VOC、风干系统中具有出色耐久性的水性保护涂层。“我们与 Acrymax ® Technologies 等合作伙伴携手合作,打造定制解决方案。他们能够将这种合作关系扩展到 NASA,并开发出一种足以承受世界上最强大火箭强度的配方,这在很多方面都令人惊叹,”
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作者:Herb Shivers,博士,PE,CSP,NASA 马歇尔太空飞行中心安全与任务保障局副局长。NASA 正在开发太空发射系统——一种先进的重型运载火箭,它将为人类探索地球轨道以外的空间提供全新的能力。太空发射系统将提供一种安全、经济且可持续的手段,让我们能够超越目前的极限,从独特的太空视角探索新事物。首次开发飞行或任务计划于 2017 年底完成。太空发射系统 (SLS) 将用于将猎户座多用途载人飞船以及重要的货物、设备和科学实验运往地球轨道和更远的目的地。此外,SLS 将作为商业和国际合作伙伴向国际空间站提供运输服务的后备。SLS 火箭将结合航天飞机计划和星座计划的技术投资,以利用成熟的硬件和尖端的工具和制造技术,从而大大降低开发和运营成本。该火箭将使用液氢和液氧推进系统,该系统将包括航天飞机计划的 RS-25D/E 发动机(用于核心级)和 J-2X 发动机(用于上级)。SLS 还将使用固体火箭助推器进行初始开发飞行,而后续助推器将根据性能要求和可负担性考虑进行竞争。SLS 的初始升力为 70 公吨。这超过 154,000 磅,即 77 吨,大约相当于 40 辆运动型多用途车的重量。升力将可升级到 130 公吨——超过 286,000 磅,即 143 吨——足以升起 75 辆 SUV。这种架构使 NASA 能够利用现有能力并降低开发成本,方法是将液氢和液氧用于核心级和上级。此外,这种架构提供了一种模块化运载火箭,可以使用