sls. 核心级绿色运行验证推进系统性能和建模

经过 菲利普沉闷

工程师用美国航空航天局’S空间发射系统(SLS)程序和Prime Core阶段承包商波音继续查看现在完整的一生绿色运行设计验证测试活动的Terabytes。完成了一系列八个测试用例,最终在Stennis的B-2测试台中的阶段500秒长,全持续时间静态射击。

核心阶段是为本机构开发的主要新部分’S SLS发动车辆,北航和波音都对迄今为止所看到的结果感到高兴。测试点火数据的初始分析和评论表明,实际的主要推进系统(MPS)性能接近分析模型的大多数预测,并且系统在静电发生期间进行的强调测试期间显示了操作边距。

MPS表现良好,微调良好

大橙色火箭看起来像太空班车 ’S较少巨大的橙色外部罐,但在SLS核心级中包含的其他梭子轨道器组件中 所有主要推进系统(MPS)设备 为四次起高起飞的航天飞机主动发动机(SSME)的护理和喂养。现在称为RS-25,Aerojet Rocketdyne已经改编了SLS的发动机;这 绿色竞选活动持续从1月20日至4月201日 二手退伍军人飞行SSMES作为特殊测试设备,以评估新秀核心阶段的设计。

在3月18日,绿色跑步系列中的八个测试用例在3月18日使用核心级-1,壁式1架飞行车辆,射击全年500秒。后发动机的重做开始于1月16日开始中止热火试验,完成了测试的所有目标,从1月份拿起错过或不完整的余额。

基于观测和分析先前测试的微调几个参数,MPS的不同元素,从推进剂和饲料系统到液压/推力载体控制(TVC),气动和加压,在2021年3月与更新的分析模型紧密跟踪。“总的来说,我们的预测预测被证明是非常准确的,”Jonathan Looser,NASA SLS核心阶段推进铅,在接受纳斯斯普空气的采访时表示。

“当我们走过数据时‘post-flight,’我们[可以]看看我们在车辆装载,饲料系统性能,加压和气动,TVC系统,BY和大量方面的预测非常接近我们的预测预测,如果不在中间。”

“它确认我们的大多数建模非常好,”添加了Collin Jackson,波音推进技术领先工程师接受纳斯斯普空气的采访。“即使是TVC,这个限制仍然是绊倒,但我们的飞行后分析显示,我们只会在极限之下走几个PSI(每平方英寸)。”

首先在热火1上中止1 是由TVC液压下降引起的。那不是那样的’T意外,我们在那个点强调了TVC系统。它只是低于限制的一点点。”

核心级有四个液压系统,一个用于每个RS-25发动机;该系统同时为发动机控制,由发动机管理的液压和发动机Gimbaling,由舞台管理。热火试验目标包括多次压力测试的液压系统,第一个在1月16日刚开始发射。

随着舞台TVC开始在最大所需的万向节速度下移动所有四个发动机,对液压的需求引起了几项测量以低于限制。“这只是一个非常保守的限制,” Jackson said. “[限制是]真正旨在捕获一个重大泄漏,以及我们所看到的是我们刚刚对系统的表现有点太贴近。”

“我们看到了一点压力下降,我们最终刚刚破坏了这个限制。然后’是什么关闭了我们。所以我们能够进入那里,确认我们所有的[分析]保守,说服自己,我们可以降低这个限制,我们做到了。”

“你在热火2期间看到了结果,” he added. “它表现得很好。”

加压和推进剂饲料系统在三个池和两个燃烧中显示出来

绿色奔跑活动开始了 2020年代后期的结构模态试验 通过Covid-19流行病的发作被暂停了两个月。在严格的健康议定书中恢复工作并更加远程参与后, 舞台终于在6月下旬启动了电源 检查车辆’s and Boeing’S舞台控制器地面计算机系统。

在2020年夏天, 测试建立在彼此之上,MPS气动和水力结账展示了舞台’S机械系统在通过地控制系统指令的操作范围内工作。涉及阶段的燃料和射击的大测试被液体氢(LH2)普遍的问题延迟了 一系列热带天气系统,迫使波音重复为飓风罢工做准备.

第六和最终热带系统影响路易斯安那州和附近的Stennis地区是最糟糕的; 飓风Zeta. 直接通过Stennis地区传递,虽然随着内陆移动而削弱。车辆终于 在2020年12月首次推动,在1月和3月2021年的热火试验中导致热火测试。

坦克测试和静态火灾给出了推进团队的第一次看到不同的MPS子系统的执行方式。

“我们实际上从MPS寻找的关键是热火的MPS [观点]是加压系统,” Jackson said. “我们学到的关键是,MPS系统将始终有足够的气体才能[对坦克进行加压],而TVC系统会像需求所需的气体一样脱落。”

“我们始终谈到了这次地面的谈论’在Stennis做,它’最大的需求。那真的是。我们以最大限度的限制运行,以确保TVC [核心辅助电源单元]从每个发动机中拉动最大气体量,以保持循环并继续驱动该涡轮机。”

在发动机到达凸起操作之后,MPS和RS-25发动机的操作变得相互依存。车辆液压系统最初由地面供应的氦旋转启动系统驱动,但是当RS-25发动机上升并运行时,通过发动机废气压力快速绕过。

信用:NASA / SSC。

(照片标题:四个RS-25发动机在3月18日在核心阶段绿色运行热火试验期间令在核心停机前令他们的85%的功率水平令他们禁止。允许发动机跑到推进剂耗尽低级传感器触发了截止命令。在标称上升,舞台中的推进剂负载将包括性能边距和车辆将根据耗尽前的导航目标命令关闭。)

此时,从运行发动机上敲开的气态氢气均在加压LH2罐并向阶段供电’s hydraulics —这是为推动器和发动机提供液压,以保持和控制其阀位置。因此,运行的发动机正在推动液压,这是维持发动机射击和动力转向的。

“其中的关键是[是]我们’从来没有实际加压坦克,所以我们有很多分析,我们通过穿梭测试数据和三角洲测试数据,但直到你在SLS架构中运行并查看我们的水箱,我们的绝缘,我们的漫反射器’仍然有些人学习’我要继续确保你’验证了那些模型,” Jackson explained. “穿梭箱和我们的坦克之间只有一些结构差异,因此这是最大的未知。”

“如果您记得,航天飞机驾驶TVC使用肼,所以它完全断开了连接,在SLS中我们’从那种氢气加压气体供应开始它。所以我们已经结婚了这两个,我们想确保我们的模型,我们的所有分析都被证实是正确的…我们可以在同一时间与相同的流量进行操作。”

杰克逊指出,美国宇航局和波音公司如果经过有必要,通过改变系统内的一些孔口,可以通过改变一些孔口来调整加压流。“后手术后,我们可以改变孔口来增加流量,因为那里’S进入罐和控制流量的一定量的旁路流动,” he said.

“我们可以增加孔口以获得更多的流量上升MPS系统的加压腿。正如我所提到的那样,它真的只是改进,分析很棒。”

信贷:NSF的Brady Kenniston。

(照片标题:核心级-1在3月18日在STENNIS的全持续时间,静电,热火地面测试期间继续发射。为全持续时间运行到推进剂耗尽允许低级截止测试完成还有验证的推进剂流分析模拟。)

系统’在模型预测的顶部跟踪的实际性能,因此选项是’t needed. “我们在我们计划去的地方直行,它运作了我们计划的方式,” Jackson added.

“我们展示了我们可以向NASA [指导,导航和控制]的需求增加。团队对它很满意,而且在那里’没有必要实际尺寸朝上。所以我们’那里真的很好。一切都表现得很好。”

三个不同的万向节简档提​​供了具有不同初始条件的数据集,但杰克逊表示,第一个万向节测试对系统特别强调。“第一个对TVC的担忧更多,因为[液压]流体较冷,” he explained.

在倒计时,在点火之前,发动机部分中的所有设备都是冷浸,在罐头和发动机寒冷的小时内被低温推进剂线包围。加热的氮气吹扫,液压管线上的加热器,每个系统中的循环泵有助于在发动机开始之前保持温度。

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