保护SLS免受火灾和冰–TPS泡沫应用程序在MAF进行

经过 菲利普沉闷

美国宇航局和主要承包商波音深入应用于喷涂泡沫保温(SOFI)到第一空间发射系统(SLS)核心级(CS-1)及其姊妹测试文章的元素,揭示了后期阶段之一在新奥尔良的Michoud装配设施(MAF)的生产,希望在明年年底之前完成第一辆车的最终组装。

元素和喷雾:

前向前裙和intertrank外部的泡沫喷涂完成,允许集成工作开始在两个元素上。在设施的其他地方,第一液体氢气罐通过泡沫喷涂工艺几乎准备好用于泡沫应用开始,在原始制造阶段之后开始。

那里 are three different types of foam applied to 核心阶段的不同部分;虽然相似,但每个都有自己的制定。

对于车辆的大面积,也称为“acreage,”使用一种机器人喷涂的泡沫。这“auto spray”面积泡沫具有严格的申请环境要求;对于车辆的较小区域或可能需要应用的区域“room temperature”空调很少或没有空调,使用手动喷涂的泡沫。

“对于手动喷雾,泡沫更加原谅它的使用温度和湿度环境,因此’S设计的内容—它旨在在VAB中进行关闭,并在垫上出去,没有真正的环境控制,所以它’在炎热和潮湿的环境中更好,”Marshall Space Flight Centre在亨茨维尔的材料和流程实验室中的Amy Buck,热保护系统专家解释说。

“种植面积泡沫不会’像湿度一样,所以它’必须真的很低的湿度— I think it’湿度二十至三十个—它必须真的很热,所以它必须为百度。所以’S一百百度,然后是二十,30%的湿度,手动喷雾泡沫有一个更宽的箱子—它可以从65度到100华氏度的应用温度。”

对于SLS,与过去的土星和航天飞机一样,有两个vabs —在佛罗里达州肯尼迪航天中心的MAF和标志性的车辆装配建筑物的垂直装配建筑物或110建筑—和泡沫应用工作将在两个建筑物中完成。

第三种类型是浇注泡沫,用于硬件,具有更复杂的形状,如推进剂馈电线和阀门。低温推进剂流过的所有硬件将被绝缘。

所有三种类型的泡沫都有两个在施用时聚集在一起。喷雾泡沫元件在喷枪中混合,而倒泡沫元件用手混合,然后进入围绕硬件设置的模具。

将泡沫喷涂在金属表面(基板)上,直到达到所需的厚度。“它基本上放热,在几秒钟内缺乏更好的单词,然后才能达到全厚度’当你在做任何测试或任何东西之前让它留下几个小时的时候,”Michael Frazier,马歇尔非金属材料部门分公司’S材料和流程实验室解释。

这“net spray”在顶部留下纹理的表面“rind”.

“Net spray is ‘as applied,’ so it’S对此进行了衣服,” Buck also noted.  “那个颠簸的表面,那’s the rind and so ‘net spray’只是意味着rind仍然留下来。并且修剪或剃光将是我们拍摄的地方,我们删除了它的粗糙部分。”

这Core Stage consists of five major elements:前裙,液氧(LOX)罐,intertrank,液态氢气(LH2)罐和发动机部分。具有极冷,低温推进剂的LH2和LOX罐称为“wet” structures.

另外三个是“dry”结构。除了发动机部分外,喷涂泡沫绝缘材料用于上下核心级,泡沫与元件的应用在生产过程的不同部分上。

推进剂坦克通过类似的过程;在焊接后,内部占有几种部件,并用防压检测,它们覆盖着底漆,用于腐蚀保护和泡沫,以尽可能高效地保持推进剂的低温条件。

干燥结构具有更精细的内部配置,包括计算机,电子盒,用于指导和导航和通信,大量的电线,液压和气动控制,以及在罐中,发动机部分之间运行的推进线线, 和下面的四个RS-25火箭发动机。前裙和互打量首先用泡沫喷涂,然后通过内部装配。

核心阶段的某些方面有他们的遗产 航天飞机外壳。虽然在施用和外观中类似,泡沫组合物和施用已经随着载体演变。泡沫在推进剂罐中的低温燃料绝缘,这些燃料比室温从外部较小。

这有助于将推进剂温度保持在所需范围内,并使罐的外部变得过于冷,这会冷凝并冻结空气中的水蒸气进入冰;冰是一种碎片危险,并将增加车辆的额外重量,降低整体性能。在上升的早期阶段,泡沫还提供防止空气动力学加热的热保护。

前裙子:

每个不同类型的核心级元素通过其自身的不同区域的泡沫喷雾序列进行。

尽管所有元件的直径约为27英尺,但前裙是最短的元件。像其他碎片一样,首先用底漆涂覆前裙。在焊接之前将环形板涂布,然后在去年年底之前将环沿周向焊接到裙部的顶部和底部。然后使用辊将引物施加到所有焊接陆地上。

“对于一些干燥的湾结构,他们确实前进并做了前面板的启动,就像LVSA一样,它们’在那些焊接陆地上滚动底漆,” Buck noted.

坐在核心阶段和核心阶段之间的发射车辆级适配器(LVSA) 中期低温推进系统(ICPS) 上阶段现在正在通过这种相同的过程,用于在泡沫喷雾前方的马歇尔底漆使用底漆。

在大多数元件的顶部和底部的焊环形成凸缘,该凸缘将被用螺栓固定到芯级的另一个部分,这对滚筒涂料很小。“是的,凸缘在这些碎片上是普遍的,所以每个人都在’S必须处理那些法兰,” she said.  “凸缘比平坦的种植面积更具挑战性,但我们’把它滚到它们上。”

然后在机器人施加的MAF移动前裙子进入细胞Q.“auto spray”然后申请。前裙垂直设置在该过程的转盘上。降压说明,自动喷涂采用单个喷枪进行,该喷枪在物品外部在其前方旋转时固定。

“所有SLS喷雾器现在都是单枪喷雾,” she said.  “They’ve选项可以切换到第二枪,但它’s在同一位置。如果那个堵塞,他们可以放另一个枪,但它’在同一个位置,那里’在这个程序上没有双枪喷洒。”

关于L2的信息指出,泡沫申请在8月底完成,允许前进的裙子转移到其集成区域。“SLS芯级1前裙的应用和最终修剪 热保护系统(TPS) 已于MAF 8月21日完成。

8月24日,FS成功地移动到最终组装夹具上,开始机架,线束,流体管,排气管,航空电子设备和所有杂项支撑结构的机械整合。”

intertank:

泡沫的应用更复杂。 intertank是核心阶段的最繁琐的结构元素;枪管面板比其他元件厚得多,并且螺栓固定在一起而不是焊接。与前裙一样,Intertank面板是“pre-painted”在组装前用底漆。

在完成结构组件之后,飞行跨境在六月中旬在MAF的114建筑物上移动到Cell G,在那里将其放置在类似于前裙的类似组件上。

虽然在班车和intertank的功能中类似,结构不同。放弃解释说,差异是SLS间歇性具有圆周肋和外部,其中施加泡沫具有不同的几何形状。

大多数间歇板中的交叉肋都会产生矩形口袋,首先填充这些腰口。“在肋骨和口袋之间会填充手动泡沫,然后填充’S将被过度喷洒的面积泡沫,” she said.

与使用相同手动喷雾泡沫的马歇尔的LVSA泡沫工作一样,BUCK表示,相同的工艺用于填充互工袋,两个技术人员在一个带有泡沫的一个区域中使用单个便携的喷枪使用单个便携的喷枪。

泡沫的两个组分从不同的容器中加入并在喷枪上喷射在枪上混合。

与马歇尔的工作区形成鲜明对比,她说,MAF的泡沫喷雾细胞有更多的设施:“I think they’比我们对LVSA的更好的访问。对于LVSA We.’他们有一个人在电梯里,他们’有平台。我认为他们正在谈论有两个团队致力于硬件的两侧。”

Intertank Panels也因互相而异;那边的那些 固体火箭助推器(SRB) 连接硬件,推力梁连接有更多的肋骨,营造不同的口袋尺寸。

“他们中的一些较小的人’重新填写一个[通过]—实际上一次填充多个口袋,” she noted.  “There’S某个区域[尺寸]在需要休息并进行领带线之前可以手动操作,所以它取决于它。”系涂层是在需要多个喷雾剂的区域中使用的粘合剂。

Buck和Frazier解释说,使用顶部的自动喷涂将使SLS intertank intertank与推进剂坦克面积相似。

“所以那些口袋都将填充泡沫,然后填充它’LL是顶部的平坦种植面积,” Buck said.  “所以它应该是一个光滑的外观。”

“It’L1在与Cryo坦克相同的间隔时是相同的橙色橙色,” Frazier added.

泡沫应用和最终修剪是完整的,并且在11月初,互际在建筑物103楼的55楼开始,开始整合工作。

推进剂坦克:

两个推进剂罐是核心阶段的最大元素并且由于它们的尺寸,底漆和泡沫应用都是用水平定位的罐完成的。在储罐被证明和清洁后,每一个将单独进入细胞P,用于涂层底漆,然后是泡沫应用的细胞N.两个细胞位于建筑物131中。

在Marshall和MAF完成的开发工作之后,今年使用LOX罐焊接置信物品证明了底漆和泡沫的大喷雾的过程;较长的LH2坦克通过该过程是LH2资格坦克。

sls.仍在开发中,除了飞行结构之外,一系列几乎相同的资格/结构测试文章正在经历大多数相同的制造,装配和生产过程—在某些情况下,资格条款是第一个经历不同工作阶段的人。

在去年焊接后,资格坦克在今年年初建造的建筑物中进行了证据,然后带回了建筑物103,用于焊接的防范非破坏性评价(NDE)。然后,在六月,它是第一个通过内部清洁细胞,在建筑物110中进行内部清洁细胞的SLS罐。坦克在8月初从细胞中除去,导致喷涂引物的最终制剂。

底漆喷雾在9月中旬完成,罐子以来被移动到细胞N中以预制泡沫喷雾。坦克水平排列,用于面积喷雾,在此期间储罐旋转,旋转刀片,在枪的前面施加面积泡沫。

除环境温度和湿度要求外,还施加泡沫的表面也必须加热。“基材要求是它是130华氏度,而且’s以更好地粘附,”她指出。在喷涂过程中,罐在内部和外部加热。

在使用之前,将两个面积的泡沫部件保持冷却“pot room”在细胞m中,与细胞n相邻。“[种植面积为]多异氰脲酸酯泡沫,因此[组分]是多元醇组分和异氰脲酸酯组分,” Buck explained.

“双方都有吹药剂和新的吹制剂’在65华氏度的65华氏度沸腾的S更环保的沸腾,因此需要这些材料保持在冷储存中,以保持发泡剂在溶液中。以便’为什么锅室是如此重要。我们在线中加热材料’S在该点加压,然后在枪中遇到,使实际的泡沫作为喷雾。”

类似于前裙和跨天式垂直匝数表,罐将以大约两次的每分钟转速(RPM)旋转,用于面积喷雾。“对于那个大的坦克’仍然快速移动,” Buck said.  “我们将[泡沫]构建在层中,所以对于我认为的氢气箱’s喜欢五层,所以它’LL在同一地区有五次传球。它‘barberpoles’它重叠的地方’如何建立厚​​度。”

“If you’曾经用胶带包裹了一根杆子,在那里你在你之前放下的作品上的下一件件,它’s kind of like that,”她解释道。完成后,LOX罐上的泡沫将是大约半英寸厚;在LH2罐上,它将超过一英寸厚。

在罐的桶形部分完成后,泡沫将施加到两端的半球形圆顶上。美国宇航局和波音用手动喷雾泡沫选择这些喷雾。

“他们切换到手动喷雾泡沫,因为它们没有’想要将额外的热循环施加到[面积]泡沫中,” Frazier explained.

“逃离他们喷洒的[手动喷涂]泡沫,你不在那里’在喷洒它之前必须加热罐子,所以你可以在没有加热坦克文章的情况下喷洒圆顶,你不’T必须将桶暴露于任何额外的热量。 [手动喷雾泡沫]给了他们不能双加热泡沫的能力’他们将在桶上,所以他们’重新将泡沫手动涂抹在圆顶上。”

其他热保护:

核心阶段的一个主要元素’在外部使用泡沫是发动机部分;相反,软木将应用于外部以进行热保护。“软木塞在部分,” Buck noted.  “[for]它们的大床单,它们将粘合剂施加到[它],然后将袋子施加,然后将袋子袋下垂,以固化该粘合剂。”

软木也将覆盖底座热屏蔽和船尾元件,该元件将连接到发动机部分的底部以及四个RS-25发动机的电源头部。软木塞将覆盖着一层白色涂料,以防止水分侵入软木塞。 ROCK还指出,覆盖两种16英寸直径液氧饲料的空气动力学公平(也称为“downcomers”)由于它们退出,互打地将被软木和白色涂料覆盖。

虽然未在发动机部分外部使用,但发动机部分内部会有很多泡沫,覆盖迷宫 主要推进系统(MPS) 低温线和阀门有助于将燃料从地球上分布到车辆箱和舞台发动机。

“所有Cryo系列都是绝缘的,即’S为了保持发动机部分内的散装温度实际上足够高,使燃料保持在发动机的正确温度下,以便能够启动,” she noted.  “It’发动机启动盒的发动机部分中的温度控制非常紧密。”

浇注泡沫将用于覆盖与其他液体氢和液氧元素相同的厚度的线,包括第一的相同引物涂层。虽然很少见,这也类似于穿梭轨道的船尾,其中发动机附着在MPS线上,这也泡沫用于发射。

“对于倒泡沫,MAF实际上是使用大量的3D印刷模具,所以它们’在那些然后他们3D打印它们,” Buck said.  “It’再次是两个组件泡沫,所以你混合起来,然后将其倒入模具中,然后倒入模具中’LL上升并在该模具中造成。”

发动机部分中的MPS线将在发动机部分中最终紧密限制的地方焊接在一起,因此卷绕管和阀的复杂几何形状将尽可能多地发泡。“尽可能多,因为它’如果你的话,泡沫更容易更容易’没有在发动机部分,” she added.

在最终组装期间,许多元素将连接到核心阶段的外部。与发动机段推进线一样,沿着氢气罐的相对侧运行的降液器将在附着之前用倒泡沫覆盖,然后将接头用手动喷涂或在必要时倒泡沫。

系统隧道的封面,运行核心级的长度并容纳电气和数据电缆连接传感器,电子设备,航空电子箱和车辆的不同部件中的计算机,将在它之前手动喷涂泡沫覆盖放在隧道本身上。“他们正在挖掘系统隧道的泡沫,” Buck said.

“So they’LL进来并修剪他们的地方’重新将系统隧道放入,然后将系统隧道拧到位,然后用盖子盖住系统隧道。”

变色器:

虽然用于梭外罐和SLS芯阶段的泡沫是不同的配方,但它们在化学中类似,并且随着它们暴露于紫外(UV)辐射而显着变化随着时间的变化。“It’是聚 - 聚氨酯化学,它只是褪色’s exposed to [UV],” Frazier explained.

“In the past we’在[泡沫]中,在[泡沫]中放入某种类型的紫外线阻滞剂,以便限制它,但它不起作用’T对泡沫造成任何损坏,它只是改变了它的颜色。”

施用后立即,泡沫是浅黄色;然而,经过足够长的暴露于紫外线辐射后,它变成了深橙,在许多外部坦克上看到了很长时间的东西。

雄鹿指出,在某些时候,泡沫达到了赢得颜色的点’变化得多。“它饱和,所以一旦所有的表面都转过橙色,它赢了’t turn more orange,” she said.

那里 are slight differences in the color of the different foams and the last sprays to be done will have less time to darken.

sls.核心级的所有主要元素 将螺栓固定在一起,它们都在一个或两端都有环,他们将连接在一起。还称为法兰,每个围绕螺栓的圆周有360孔。螺栓后,这些区域将是“closed out”手动喷雾泡沫。

前裙裙和间隔将与液氧罐中的两个垂直积分单元中的一个建筑物110中的一个垂直堆叠。单独地,液体氢气罐和发动机部分也将堆叠在其中一种细胞中。

然后将旋转那些两个子组件以水平旋转并卷成邻接建筑物103的最终组装区域,其中液体氢罐的前端和前端之间的凸缘将被螺栓连接并喷射。

核心舞台上的最后一个大的喷雾将在肯尼迪的VAB中完成; LVSA堆叠并拧在前向裙子顶部后,将在螺栓法兰上施加手动喷雾泡沫。

排队:

同时,用于飞行的其余推进剂罐和预发射测试在LH2资格坦克后面衬到,以获得其TPS。

由于工程问题导致延迟,硬件处理发生黎鼠,甚至恶劣天气,夏季结束时完成了CS-1和姐妹资格/结构试验文章(STA)的所有主要元素的焊接。

焊接LOX资格坦克于7月6日完成。当该罐开始进入建筑物110的Cell D的检查过程,并在建筑物103的建筑物面积6中插入焊接,飞行Lox Tank的硬件进入VAC中。焊接Lox坦克的焊接于8月18日完成。

这Core Stage (CS)-1 液体氧气(LOX)罐 在MAF完成垂直组装中心(VAC)焊接操作。然后将飞行文章转移到Cell D,用于垂直集成,尺寸退房和挡板安装,”来自L2的同期注意事项说。

移动到细胞D的飞行LOX罐D清除了更换LH2飞行箱硬件的VAC,以进入并开始焊接。

坦克在从上到下焊接在Vac中,前进圆顶首先进入焊机,然后是桶,最后是尾声圆顶。较厚的Lox罐有两个桶,较长的LH2罐有五个。焊接替代氢气罐,第三个通过VAC,于9月15日完成。

与飞行LOX罐一样,在VAC焊接完成之后,将罐移至相邻的整体单元,LOX罐将进入细胞D和将去细胞A的LH2罐。两个飞行箱都配备了防涡挡板在他们的后端装配。在断路器操作以将罐旋转到水平之后,一个接一个地滚动到附近的附近区域6以用于插头焊接。

将单个孔钻入罐中,在罐中,在桶和圆顶之间的每个圆周,自抗摩擦搅拌焊接。引脚通过同一个孔开始并排出,插头焊接必须密封,以使罐体紧压。

在插头焊接后,准备储罐进行证据测试,这验证了焊接罐的压力完整性。 LOX罐焊缝是在MAF的VAB中的vAb中静电测试的证据,建筑物110.飞行LOX罐是第一个用于SLS的电池F的物品;证明测试于10月5日完成。

与此前的资格制品一样,航班LH2罐与传感器配备,以在其证据测试期间测量应力,这在建筑物451中以安全原因在MAF中远离其他位置。

飞行坦克于11月初搬到451号。与Lox罐的静态证明测试相反,氢气罐的证明测试更为动态,涉及一系列用气态氮气加压它们,同时赋予该结构的载荷。希望LH2的飞行箱证明测试将在年底完成。

在飞行罐完成证明测试后,他们通过了“证明后NDE(无损评估)”检查。重新检查焊缝以比较和评估其在证明测试之前和之后的病症。

然后,坦克将在建筑物110中排列在电池E中,在其内侧被清洁,然后在其泡沫应用之前用底漆进行底漆进行清洁。

(通过NASA / MSFC MICHOUD的图像:JUDE GUIDRY。和菲利普幻算为NasaspaceFlight.com,L2)。

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