导航曲折并转动转向SLS开发

经过 菲利普沉闷

今年’决定增加和延长最初的使用“Block 1”NASA的操作配置’S空间发射系统(SLS)增强器也影响了空间机构’S近期计划的发射车的演变’s design.

对SLS的第二个移动发射器的国会承诺以及SLS Block 1进行了早期猎户座月球测试航班的能力,并向Jupiter发送六吨宇宙飞机有工程师回到众所周知的绘​​图板上,以查看重新分配任务和初步车辆配置。

随着最新的方向变化的设计和分析工作高于和超越工作,该工作对于被称为街区1B的第二代SLS车辆进行了很好的工作,并且SLS程序正在寻找如何拼凑的时间表来完成所有新块1工作以便它可以在块1b之前飞行。

迭代设计过程

目前预计将在2020年飞行,第一个SLS发射将开始 探索Mission-1(EM-1),送美国纳撒’S的猎户座宇宙飞船毫不粘在月球上 多周的月球轨道任务。 SLS将在其初始块1中飞行EM-1,其具有中期低温推进阶段(ICPS),改进的联合发射联盟(ULA)Delta 4上阶段,堆叠在其两个五段固体火箭的基础上使用四个RS-25发动机助推器(SRB)和液体推进剂芯阶段。

SLS.块1船员元素图。块1船员配置是发动车辆的初始操作能力。信用:美国宇航局

已经接受资金,长期计划是开发块1B的车辆,其替换块1’S ICPS上阶段,一个叫做的 勘探上阶段(EUS)。 EUS有四个RL-10发动机而不是ICP中的一个,并且还具有更高的容量液体氢气和液体氧气罐,尺寸为SLS芯级的8.4米/ 27.6英尺。

SLS.车辆的设计和开发正在阶段或配置中进行“blocks.”该程序使用迭代设计过程从初步概念到用于飞行认证的硬件的车辆配置。

“我认为关键是设计分析周期,DAC,”David Alan Smith,SLS利用率和带有航天器有效载集集成和进化(SPIE)办公室的有效载荷集成经理。“That’在我们执行的时间段内,随着越来越成熟的数据,分析循环对车辆的性能,住宿,接口,操作。那’真的是DAC的手段。”

“Now there’S一整束DAC,因为[AS]汽车配置成熟我们有额外的DAC。他们潜入无限,[但]我们有一个甚至可能是三个DAC,具体取决于我们的所作所为。”

“设计分析周期旨在通过CDR(关键设计审查)从PR预科(初步设计审查)成熟,从中进入您的验证分析周期(VAC),以便进入您的设计认证,”Rob Stouge,SLS利用经理与SPIE,解释说明。

来自2016年NASA演示文稿的图形显示了不同的车辆配置概念和发展进展的基本计划。 2016年初,街区1块货物配置(左侧左侧)被跌落,但随后开发将在2018年第二季初提前重新启动。街区仍处于概念研究阶段。信贷:美国宇航局。

在那之外,其他人看看SLS的未来有效载荷利用率。“[那]是通过不同的人和资源来更快地发展成为一种方式,看看如何最好地利用车辆,我们如何看待如何最好地使用或优化性能,” Smith said.

“车辆配置有点已定义,但我们仍然存在展望性能,住宿,[和]接口的疯狂贸易研究。”

“[该]在概念领域中,在概念领域中的概念域中进入了开始初始DAC的要求,” Stough added.

街区1船员将与猎户座营业的航天器飞行,目前正在验证分析周期。它将飞行的第一个使命是EM-1。

“There’S认证车辆的能力,您可以考虑您在DCR,设计认证审核中所做的内容,然后在此之后您必须为飞行做好准备,因此您将执行FRAC,飞行准备分析周期,” Stough said. “这会产生您将送到I-Loads的所有飞行产品(初始化负载),所有飞行都是飞行的。”

“一个(DCR)是一个名为Block 1的配置的认证,另一个(FRAC)是使用块1,两个不同的口味所谓的任务的准备,” Smith added. “如果你去了波音并买了一个像一个街区的737,” he explained.

Orbital ATK技术人员(现在北罗姆普尔创新系统)为将在EM-1上飞行的SLS助推器中的一个前进电机段上完成绘画摄影测量标记。标记是EM-1飞行车辆的特殊定制。信贷:北罗姆曼创新系统。

“历史上没有人飞过737— they’ve飞过了三角洲737或美国航空公司737.它’S一种配置,用于从工厂中获取谁购买谁。因此,其纯粹状态下的块1是罗布说的一种能力,但它’S将以特定的使命有点摆弄。”

欧罗巴(剪刀) 将采取街区1并转到木星, EM-2(勘探Mission-2) 将采取街区1与人类进行测试飞行,” Smith continued. “然后去块1B,我们’再去做同样的事情。”

EM-1车辆将有许多自定义,有些是因为它’第一个SLS飞行车。最可见的是车辆+ Z侧的SRB案例上的摄影测量标记,但大量的一次性开发飞行仪表(DFI)传感器也被放置在EM-1车辆上。

从压力传感器,加速度计和嵌入核心级皮肤和车辆的其他类型的传感器的数据将在EM-1发射期间收集并实时地与操作数据进行下行。

用于EM-1的核心级液氧(LOX)罐上显示的圆形发展飞行仪器(DFI)传感器岛是第一辆车的另一种特殊定制。信用:美国国家航空航天局/埃里克博尔顿。

FRAC-0对于EM-1任务目前正在定时在完成第一核舞台的整合后开始’发动机部分。第一辆车的关键生产里程碑是2019年第一季度某处的预测。

历史:三个决定

在2011年9月的SLS Block 1的初步定义之前,从那会议通过的所有拨款票据中,该车辆预计将从块1中发展到其所需的完全能力,这继续被定义为能够升力低地球轨道(LEO)的130公吨。

虽然对块1配置的详细设计分析进行了进行,但SLS程序也在评估将升级上阶段和/或助推器的演化策略。第一进化路径A,观察将多个上阶段放在核心级顶部,并在块1A配置中助推器。

如2013年初演示文稿的图形所示,SLS的第1块配置是唯一一个用于该计划前五年的唯一一个。携带的陆上船只1船员(左)的发展通过批判性设计评论进行了进展,而块1货运车辆(中间)与5米的公平相匹配,符合ICPS上阶段主要是研究的主题,直到今年。信贷:美国宇航局。

“有一个贸易看着你是否没有’做刚刚进行高级助推器的上阶段,但基本上是块1A延迟了高级助推器仍然是块2,” Smith said. “有交易首先看着助推器,但阶段太重要了,上阶段是我们成功的关键。”

“发生了什么发生的事情我们有这些 J-2x发动机 我们有点看一个基于J-2x的上阶段,这真是一个伟大的表演者,看起来很棒,” he added. “然而,为了满足它的全部潜力,它必须有第三阶段。”

“我们称之为CPS,低温推进阶段,但基本上是第三阶段。这是一个伟大的表演者,但有两个问题。”

“一个是需要很多公平的空间,所需的有效载荷,” he continued. “你有这一大三阶段,它是低温的,它必须在垫上燃料等等。但另一个真的是踢球者,我们必须发展第三阶段’s a lot of money.”

“When you think we’重新开发勘探上阶段,即’这是这个巨大的巨大舞台,最大的努力,是一个上阶段的最大阶段,” Smith added. “考虑一下第二次为它追清它的小弟弟版本来做这一点。”

“因此,我们交易表现,以及我们突然突然的发展途径提出了一条道路所说的’LL使用四个RL-10S,现在我们’ve获得了原始J-2X上阶段将要做的以及其潜在的第三阶段CPS的阶段。”第二进化路径,路径B,在芯顶部的单个大上级放置在框架1B配置中。

图形说明从初始块1配置中考虑的两个主要演化路径。在2013年第1册的初步设计审查(PDR)之前,假设是先进的增强概念首先发展;但是,在此之后,这两个演化路径都集中在初期选项开始。路径A /块1A查看了基于J-2x的第二阶段和较小的CPS第三阶段开发。路径B /块1b看一个单个“dual-use”上阶段。信用:美国宇航局SLS SPIE。

第一个决定是选择进化路径到块1B,抛开块1A可能性。“当你看着它时,就像你一样’我们看到我们的DAC,VAC和FRAC周期’谈论,每次你开发其中一个人你’vers再次做到这一切,” Smith explained.

“There’很多钱和很多人,所以它最终是一个非常容易的交易来说我们’几乎使用块1B配置将我们的性能使用eus,我们可以以较小的成本和更短的时间框架和更少的风险来使用eus。”

“这笔交易效果嘛,我们摆脱了一个舞台的舞台,” he added. “复杂性,成本,分期,制造,我们能够从路径中消除那个。”

目前的公众估计说,块1B配置可以在Leo中放置105公吨;为了达到130公吨授权,SLS一直在研究所谓的车辆的进化。假设与改进的助推器更换穿梭SRB,则需要重新设计车辆所需的表现。

两种努力都是昂贵的,并且仍然具有街区和1B仍未飞行,块2的开发目前没有资助。

尽管街区1B配置在2014年到2014年的块1A次数遵循框1,但是NASA仍然需要获得开始发展的权威和资金。最初,块1车辆是使用ICPS研究授权和资助的唯一配置,并且使用ICPS进行了初始启动。

美国宇航局 finally got the go-ahead with the decision by the 114th Congress to develop EUS and the Block 1B vehicle beginning with enactment of the Fiscal Year (FY) 2016 budget in late 2015.

此后,2016年1月下旬不久,勘探系统发展(ESD)发布了正式指令,该探索系统开发(ESD)将勘探地面系统,猎户座和SLS计划融为一体 单次EM-1发射后停止在块1上的所有工作。所有后续SLS都会使用EUS和块1B。

在EM-1停止在街区1概念上停止详细设计工作后,指令集中在EUS和块1B上,包括Europa Clipper研究。有了这个,不仅是EM-2(第一个船长的猎户座飞行)的ICPS人类评级工作,而且研究了在SLS上发射Europa Clipper,然后专注于使用更有能力的块1B,这也为推出提供了更多的性能余量在Jupiter的直接轨迹上。

2018年初的Infographic显示2016财年成立的发展基准:一个块1发射,其次是所有块1B发射,而且延续的块2仍在继续进行学习。信贷:美国宇航局。

“美国宇航局一直希望街区1B因为它’是一辆伟大的表演车辆,所以当我们正式去了1B…我们突然一下,我们开始在街区1B上查看欧罗巴的货物版本,” Smith said.

当时,单个移动发射器(ML)足以满足SLS和ORION每年一个航班的长期目标;然而,ML将需要显着的拆卸/拆卸和重建以支撑较长的EUS的块1B车辆,以及结构增强物,以处理车辆和改进的脐塔的更高重量。

预计该计划’唯一的移动发射器将在近三年内停止服务,a 33个月长期 这是被称为“iron-bar”卡在EM-1和下一个无法缩短的发布之间。

缩短初始猎户座和SLS航班之间的时间以及美国宇航局的额外顶线资金的愿望导致了决定 为第二个移动发射器提供资金 2018财年预算。

通过第二毫升的资金,第一个移动发射器现在称为移动发射器-1(ML-1),将在很大程度上保持在很大程度上。 ML-1 最近完成了主要建筑 在EM-1之后,它基本上准备好额外的街区1发射。

ESD的另一项正式指令于4月下旬发布 将EM-2和Europa Clipper任务从块1B移回到块1.

方向变化导致进一步的变化

为了在街区1上启动Europa Clipper,需要额外的SLS车辆配置。在EUS资助之前,在SLS计划中,初步研究使用块1车辆的货物配置。

“我们在该块1个货物版上做了一个DAC-0,带欧罗巴,” Smith said. “所以这是第一个描述它会起作用的设计周期,它可以与许多不同的公平合作,它没有’必须是一个具体的整流罩,可行。”

块1从垫39b发射。现在预期如果欧洲剪切机使用SLS,则车辆飞行配置将使用更短的整流罩;在EM-1之后也可以省略助推器上的摄影测量标记。信用:NATHAN KOGA for NSF / L2。

在2016年的变化之后“all EUS,”SLS程序正在开发三种车辆配置:块1船员,块1B船员和块1B货物。 SLS机组车辆配置与顶部的猎户座航天器发射系统飞行,其中包括Orion,其发射中止系统和空气动力学公平和适配器。货物配置在上阶段的顶部使用空气动力学整流罩,在发布的早期阶段完全覆盖有效载荷包。

随着欧罗巴裁剪器返回到块1,块1货物配置的开发工作已恢复。 ICPS来自Δ低温的第二阶段(DCS),用作Delta IV上阶段,美国宇航局也决定使用波音’欧罗巴剪刀在这种配置中的Delta IV的有效载荷整流系统。

EM-2还搬回了1块1和ICP,美国宇航局正在计划利用ULA对人为级别的独立发展努力。发布提供商正在认证将在Atlas V发射车辆上飞行的紧急检测系统(EDS)进行Boeing’S CST-100 Starliner SpaceCraft。

那 avionics, along with the move to Common Avionics between ULA’SATLAS和DELTA车辆将有助于人类评级,因为ICPS使用相同的常见航空电子版。一些额外的修改,例如微观环形和轨道碎片(MMOD)保护也是针对在ICPS上飞行的船员的猎户座特派团。

EUS.和Block 1B的开发工作继续史密斯注明他们最近完成了块1B的DAC-2分析周期,但现在所有额外的块1工作和任务设计现在必须在第一次发布前完成。

美国宇航局’是最近的人类探索发布日历,包括推出四个SLS的计划:EM-1在2020年,在2022年2022年,2023年,Europa Clipper在2024年,EM-3在2024年。学分:NASA。

“当块1回到混合时,时间是春天自弹簧的时序有点改变,所以我们’在街区1b之前,ve必须专注于更多块1个任务,” Smith noted. “我们有一组必须执行这两种配置的资源。”

EUS. PDR于2017年初完成,并在计划变更之前,CDR预计今年的一段时间。随着清单中插入的所有更改,该时序也将改变。

“空间发射系统计划正在评估清单和任务要求,以确定安排勘探上阶段关键设计评审的最佳时间,”说Kent Chojnacki,美国宇航局’SUS Manager for SLS在一封电子邮件中说。“我们正在检查所有要求,特别是在确保SLS块1B可以与猎户座车辆一起发送10公吨,在单一的任务中。与此同时,我们正在继续在EUS组件上工作。”

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