图7—相同流通面积时标准流量计与BFM流量计流体流动的比较 最初的超轻推进剂贮箱技术工作是为了设计和制造一款适合MER任务的推进剂贮箱。在这项工作
图7—相同流通面积时标准流量计与BFM流量计流体流动的比较
最初的超轻推进剂贮箱技术工作是为了设计和制造一款适合MER任务的推进剂贮箱。在这项工作中,创建了8个内衬,但是只有3个在加工过程中是完全没有问题的。测试的贮箱有一半遭受了焊接问题/缺陷。三个贮箱完成了一系列验证测试的测试证明、体积测量、压力循环测量、振动试验(见图8)、PMD泡点测试、在整个过程中包含氦泄露的爆炸试验。最终只有一个贮箱完成了整个测试[7]。由于日程的安排,这项工作不能够向MER项目提供合格的推进剂贮箱。一个结合轻型贮箱的焊接、内衬结合、无损检测技术的研究发现了存在的问题。通过检查的推进剂贮箱成功地通过了验证试验,并且证明质量是可以节省超过50%的。
现状—虽然UULT的技术发展的工作没有赶上MER飞行机会,但是这项工作证实了质量是可以减少的,并且强调超轻型贮箱的制造和无损检测的限制。一个小的后续的努力已经开展去继续改进焊接质量、粘结和无损检测技术。该团队开发了改进电子束焊接的技术,并且论证了运用无损检测技术包括超声速探伤和热成像等技术来检测缺陷的能力。JoeLewis把ULTT的经验应用到隔膜贮箱并取得了进展。尽管现阶段没有对ULTT后续的努力,但是目前正在讨论的ISPT项目和火星科技项目准备开发适用于火星探测器下降和着陆过程的ULTT——火星太空起重机,这个将被火星科学实验室使用。太空起重机的概念是未来的火星任务的情况下提出来的,包括机器人火星取样返回任务。太空起重机中和超轻推进剂贮箱的使用能够增加大约30kg的运载能力。对于要着陆的卫星或者升空的火星运载器,质量减少都是至关重要的。
图8—ULTT项目中的振动试验
总结—ISPT项目最初投入在超轻推进剂贮箱技术上,目标是在SOA钛合金推进剂贮箱基础上减少50%的质量。开发团队满足了贮箱的质量要求,但在加注的技术方面又遇到心得问题。在整个行业中,接下来的努力和后续工作都是推进技术的改进,改进生产技术,改进焊接技术,并减少未来UULT的风险。UULT在提高运输能力上依然具有巨大的潜力。
2.6高温材料的测试
背景—在2006年,MSFC的SandyElam和RobertHickman在创新合作项目中开发适合反应控制系统(RCS)助推器的高温材料。较高的工作温度允许更高工作性能的发动机。创新合作项目(IPP)的目的是探讨运用真空等离子喷涂(VPS)技术等具有潜力的材料来为RCS助推器高温材料提供选择。最初的任务评价了火药的选择,铼的真空等离子成型样品,运用铼元素真空等离子技术制造的初始喉道,研究添加一个氧化铪层作为一个VPS功能梯度的材料。在热处理过程中,结果是很有希望的,并且找出了问题,主要是热扩散。
立足在IPP的结果上,ISPT项目成立了一个包括El-Form过程的调查去应用高温材料。运用VPS和El-Form,通过样本片实验来收集材料性能数据。利用项目资金来进行热点火试验以交付喉道区域。材料的实验数据和热点火实验数据验证了应用于Ir/Re的El-Form过程。最初的材料实验暗示了El-Form在改善氧化铪层的应力-应变曲线的能力。
现状—El-form过程在继续改进,并且在考虑将其应用多元化。空气喷气先进材料的双组元火箭发动机的研发选择了Ir/ReEl-form的过程来制造实验发动机。高温材料的测试结果降低了运用El-form的风险。在AMBR发动机发展的同时,等离子工艺公司已经完成了额外的材料测试。MSFC已准备为材料测试开发更多的样本片,试验包括称为工程El-Form的一个新的El-Form技术。考虑到发动机质量轻、制造成本低,工程El-form被寄期望于提高发动机材料的强度和延展性特点。现阶段的工作是优化工程El-form过程,表征材料的特性,验证其重复性。尽管在制造AMBR发动机燃烧室时工程化的El-form过程还很不成熟,但是它在高温燃烧室制造工作中增加飞行环境中希望达到的机械性能、降低制造成本方面具有相当大的潜力。