Yeniden kullanılabilir Uzaylı Bileşenler için Thrust Systems
Reusable Thrust Systems'in Mühendislik Meydanı
Yeniden kullanılabilir uzay araçları için iten sistemler, modern havacılıkta en zorlu mühendislik sınırlarından birini temsil eder.Bir motor bir kez ve silinmiş, yeniden kullanılabilir tasarımlar ve Blue Origin gibi endüstri liderlerinin gösterdiği gibi, aşırı ısıtılabilirliği kontrol ettiği donanımda, yüksek titreşimli yüklere ve her türlü tehlikeli bir şekilde tekrarlanabilir tasarıma maruz kalmaması gereken bir şekilde tasarlanmıştır.
Reusability için Temel Tasarım Önceliği
Bir itki sistemi yeniden kullanılmak üzere tasarlanmıştır, mühendislik öncelikleri saf performanstan (özellikle dürtü, itkili ağırlık oranı) dengeli bir triad: 03:0)) kullanılabilirlik, [[Dönlenebilirlik[Dönlenebilirlik[Döneticileri) ve kolayca şarj edilebilirlik) ve böylece bir süzgeçmiş bir motor, tüm araç işleme ve onarımı için bir yeniden yapılan bir sabit diskin tümünde tek bir sızıntının bir araya gelebileceğini bilmek.
Termal Bisiklet ve Fatigue Life
Reusable push sistemleri aşırı ısıtıcıları deneyimliyor. Tipik bir sıvı roket motoru, 3000 °C'yi aşan ısıtılmış ısıtıcı sıcaklıkları, -183°C'yi birden fazla uçuşta olduğu gibi, bu döngüler, sert dondurucular ve turbopump konutları azaltacak şekilde ısıtılabilir.Bu, mümkün olan ısınıcı sıcaklıkları azaltabilecek şekilde, uyumlu arabirimleri içeren malzemeleri ve yüksek ısı iletkenliği ile uygun şekilde seçin. Aktif soğutma kanalları - çamaşırları azaltmak için - camları veya ekleyen betonu kapatarak betonu azaltmak için - metalik bir noktaya kadar betonu azaltmak için.
Yapısal Yükler ve Titreşim
Başlangıçta, itikat sistemleri, yüksek çözünürlükte yanma veya gevşek eklemler geliştirmeden bu yüklere dayanmalıdır.Demekli donanımlar, yüksek çözünürlükte güçlü bir şekilde monte edilirler, kırmızı pompalar ve ayarlanmış titreşimler. ek olarak, itme sistemlerindeki yedek parçaları tekrar eden çerçeveler, sürekli olarak tekrarlanan dinamik yüklemeler için tekrarlanabilir.
Genişletilmiş Yaşam için Malzeme Seçme
Malzemelerin seçimi, yeniden uygulanabilir bir itenze sistemi yaratır veya kırılabilir.Tek kullanımlık motorlar birkaç dakika boyunca incelenebilir malzemeler, ancak yeniden kullanılabilir versiyonları, yüzlerce termal döngüden sonra gücü koruyan alaşımlar ve kompozitler gerektirir.Bugün kullanımda birincil malzemeler nikel bazlı süperalloylar (e.g., Inconel 718), titanyum alaşımlar, yanma odası lineerleri için bakır alaşımlar ve seramik matrisler (CMC'ler) içerir.
Nickel-Based Superalloys ve Paslanmaz Çelikler
Inconel 718, yeniden kullanılabilir roket motorlarının işhorsu, Space Transfer Main Engine'de yaygın olarak kullanılan ve Raptor gibi modern tasarımlarda devam etti.Bu, Yıldız gemisi ve korozyon için yüksek güç tutuyor. ancak, paslanmaz çelik, yüksek sıcaklık ve stres direnci talep eden yerde kullanıyor.In contrast, SpaceX'in güvenilir bir şekilde üretim oranını artırması gerekiyor.
Combustion Chambers için Bakır Kaplamaları
Yanan oda hattı doğrudan sıcak gazla temasa geçti, genellikle 3000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklara ulaşır, bu malzemeler güvenli sınırlar içinde yüksek performanslı bakır alaşımlardan yapılır.Sürekli olmayanlar için, bakır-zirkonyum-copper alaşımları) veya Glenn-Cop (a bakır-nickel alaşımı) gibi ısıtılır.
Seramik Matrix Composites
En yüksek sıcaklık bölgeleri için - nozul uzatma veya boğaz alanı gibi - silikon elyaf-reinforced silikon lik (SiC/SiC) olağanüstü termal stabilite ve ışık ağırlığı sunmak için, ancak Ursa Major gibi sıcaklıklara dayanabiliyorlar (asker motoru için) CMC'ler ağırlıkları azaltmak ve metalik yapılara katılmak için sert ve zor.
Propellant Verimliliği ve Motor Döngüsü Seç
Verimli yanma, herhangi bir fırlatma aracının ücret yükünü en yüksek ölçüde optimize etmek için önemlidir, ancak yeniden kullanılabilir sistemler için verimlilik aynı zamanda termal yükler azaltır ve takmak için kullanılır. motor döngüsü - açık (gaz-jeneratör) veya kapalı (köpücük yanma veya genişletici) - çok yüksek verimlilik ve bakım gereksinimlerine yol açar.Bu döngü daha karmaşıktır, çünkü nüksöryelleştirici bir şekilde karıştırılır.
Rejeneratif Soğutma ve Film Soğutma
Reusable motorlar rejeneratif soğutmaya çok güveniyor, pervanelerden biri (tipik olarak yakıt) enjekte edilmeden önce odadaki kanallardan ve nozullardan kaynaklanan ısıtıcılar, özellikle de pre ısıtmalı ısınıyor, yanma verimliliğini artırmak için soğutma kanalı geometrisi, bu yüzden genel olarak özel bir dürtüyü önlemek için optimize edilmelidir.
Teknolojik Yenilikler Enabling Reusability
Birkaç anahtar teknolojik trendler, makineye pratik hale getirilen karmaşık içsel geometriler yaptı.(örneğin, Aerojet Rocketdyne RL10 motoru artık 3D baskılı dikişler ve oda ceketleri kullanıyor, üretim süresini yüzde 40 azaltıp, braze eklemleri ortadan kaldırarak iyileştirmektedir.)Rapid turne[en:2.
Özerk Teşhisler ve Sağlık İzleme
En etkili yeniliklerden biri, anomalileri tespit etmek için bu verileri analiz etmektir; örneğin, yanma sistemleri ). Modern reusable motorlar, sıcaklık, basınç, vibrasyon ve kritik yerlerdeki basıncı ölçtüler. Makine öğrenme algoritmaları, hataları tespit etmek için bu verileri analiz eder - örneğin, çöp veya yanma gibi - daha derin bir şekilde optimize edici bir şekilde gelişmiştir.Bu tahmin edilebilir bakım yaklaşımı, operatörlerin yalnızca son derece son derece hızlı bir şekilde son derece hızlı bir şekilde son derece hızlı bir şekilde, sabit yenileme aralıkları için gelişmiştir.
Yeniden kullanım için test ve sertifika
Test olmadan yeniden kullanılabilir bir itme sistemi hizmete girer. sertifikasyon yolu [FONTD:0)Sürücü-düşük test[Döneticiler, turbopumps, enjekte edilebilir motorlar) 10 uçuşa kadar beklenen hız ve basınç döngüsü için derecelendirilir.Odadaki testler[Dönergeler) ile sabit bir test standına göre, motor birden fazla görev döngüsünde şarj edilebilir.
Referandum ve Recertification
Her uçuştan sonra, yeniden kullanılabilir motorlar incelenir, temizlenir ve genellikle test verilerinin istatistiksel analizinden elde edilen bir programda (NDE) teknik olarak X-ray, tomografi, ultrasonik test ve eddy'nin mevcut taramalarında kullanılır. kritik bileşenler her uçuşta, ölçüm ve her türlü bakım işlemi gibi - test verilerinin istatistiki analiz edilmesi için gerekli olan bir programda kullanılır.
Future Yol ve Challenges
Önümüzdeki sınır sıfır seviyededir:0) Gerçekten de üst düzey motorlar sıfırda yeniden başlatılmalı ve yüksek performans seviyelerinde faaliyet göstermektedir. Bu, her kullanımla birlikte hem de ağırlaşan hafif tasarımlar gerektirir. daha spekülatif, yüksek çözünürlükte ısıtıcı, yüksek çözünürlükte (NTP) yüksek çözünürlükte (NTP) yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
Bir başka önemli meydan okuma:0) Relativity Space gibi ekonominin bir parçası olmak, motor üretimini azaltmak ve onarımları kolaylaştırmak için büyük ölçekli 3D baskı kullanıyor. Endüstri işbirliği, uçuş başına yeniden kullanılabilir:2NASA Reusable Rocket Engine Research Programı), en iyi uygulamaları paylaşmak ve test etmek için ekonomi için maliyetinin bir kısmı, bu arada, ticari girişimlerden uzak durmaya devam ediyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Yeniden kullanılabilir uzay araçları için iten sistemler tasarlanma sistemleri, malzeme bilimi, termodinamik, yapısal mekanikler ve veri analizleri ile ilgili yeniliklerin daha da iddialı olmasını gerektiren çok disiplinli bir çabadır.Döneticileri, ancak daha fazla sayıda başlatılabilirliği ve bakımın güvenilirliğinin arttırılmasına olanak sağlar.Bu teknolojilere odaklanarak, uygun fiyatlı bir uzay aracının keşfine odaklanacaktır.