人族R-下一代可重複使用的3D列印火箭

2023-04-17     3D科學谷

原標題:人族R-下一代可重複使用的3D列印火箭

基於通過 Terran 1 「人族1號」火箭(世界上第一個飛行併到達太空的 3D 列印火箭)積累的七年多的經驗和動力,Relativity Space正在加速公司對 Terran R 的開發,以滿足巨大的市場需求。Terran R 還代表著Relativity Space朝著構建人類多行星未來的使命邁出了一大步,最終為客戶提供了一種能夠執行從地球到月球、火星等任務的點對點太空貨船。

Terran 1 火箭首飛

Relativity Space/

/ Terran 1 火箭首飛任務實現

Terran 1 火箭首飛任務實現的意義:

- Terran 1 是世界上第一枚3D列印火箭。

- 首次證明3D列印火箭在結構上是可行的,能夠承受飛行過程中的最大應力(最大動壓點Max-Q)。

- Terran 1 火箭進入太空,越過卡門線(100公里以上),成為西方第一個進入太空的甲烷火箭。

- 從發射到再入大氣層,Terran 1 火箭收集了大量遙測數據,可用於驗證假設並建立預測模型,有助於設計更大的可重複使用火箭人族 R號。

根據3D科學谷,Terran 1首飛的意義還在於證明了Relativity Space的顛覆性創新價值:

從 2026 年開始,Terran R 將從 Space Launch Complex 16 發射,這是Relativity Space位於佛羅里達州卡納維拉爾角的軌道發射場。

/ 吸取TERRAN 1 精華的TERRAN R

根據北京中科宇航技術有限公司、中國科學院力學研究所,特殊工藝和複雜結構則可採用3D列印技術,減少零件和工藝非必要結構,例如「人族」火箭的結構和發動機使用專門的3D列印合金製造,與傳統火箭相比,部件數量減少了99%。3D列印技術還通過最大限度地減少觸控點和前置時間來提高系統整體的可靠性和運營成本,例如「電子」火箭的發動機所有主要部件都是3D列印的,包括其發動機腔室、泵、主推進劑閥和噴射器等。

Terran 1 的發射提供了非常有價值的數據,為Relativity Space的模型和模擬提供信息和錨定。基於 Terran 1 的設計、分析、開發、鑑定、認證和飛行測試方法可以轉移到Terran R上:

  • 設計用於數十個循環的3D列印結構和集成一體化結構
  • 高性能 3D 列印液氧/甲烷推進系統
  • 制導、導航和控制算法以及內部開發的軟體
  • 結構動力學和振動聲學
  • 空氣動力學和空氣熱力學

Relativity Space

Terran R具有兩個接近身體長度的氣動列板、四個獨特的滑動機構著陸腿和四個驅動網格鰭片,這些功能優化了第一階段的可重複使用性,使用戶能夠快速擴展發射節奏,同時提供更大的軌道有效載荷和比其他可重複使用火箭成本更低的架構。

Relativity Space

Terran R 創新的第一階段架構允許:

  • 高迎角再入,減少再入燃燒所需的推進劑
  • 空氣動力學設計可實現更好的再入穩定性和改進的控制
  • 被動驅動的著陸腿部署系統,該系統優雅簡單、重量輕且可操作性強,可快速重複使用
  • Terran R 尾部還配備了一個再入式隔熱罩,可快速重複使用

/ 專為快速可重用使用而設計

從第一天起,Relativity Space的設計製造意圖是可重複使用20 次的飛行器部件,通過可重複使用標準的戰略發展和從飛行數據中快速學習,Terran R 的重用計劃分解如下:

火箭的氣動表面和邊條經過獨特設計,可在進入時實現大角度攻擊。這減少了重複使用的有效載荷損失,減少了入口燃燒所用的推進劑。此外,獨特的空氣動力學特性可實現更穩定的入口輪廓,並在火箭周圍控制氣流分離。

根據3D科學谷的了解,Relativity Space 的創始人Tim Ellis還有一個精湛的洞見,他認為市場上普遍對3D 列印沒有真正了解的是,3D列印對製造的顛覆性實際上更像是從燃氣內燃機過渡到電動,或從內部部署服務過渡到雲,3D 列印是一項很酷的技術,但更重要的是,3D列印實際上是軟體和數據驅動的製造和自動化技術。

Relativity Space

通過軟體控制的3D列印過程,Relativity Space可以製造更為複雜的發動機零件。

Terran R 第一級的發動機組成包括四台位於四個起落架下方的固定式外部發動機和九台中央萬向節發動機,LOx 推進劑罐位於甲烷罐的前方,由3D列印的圓頂隔開。

兩個階段都使用低溫氦氣加壓系統,以在發動機未啟動時通過減少空隙坍塌來實現更好的壓力。該車輛還配備了內部開發的氣動推進器級分離系統。

Relativity Space

隨著衛星技術的進步、對帶寬的需求飆升,以及衛星星座占不斷增長的市場的最大部分,到 2030 年總可尋址市場 (TAM) 每年超過 300 億美元,Terran R 的開發是為了滿足對大型星座不斷增長的需求。憑藉可滿足各種需求的有效載荷,Terran R 支持從星座需求或單個地球同步衛星的專用有效載荷部署到多個客戶的共乘配置。

知之既深,行之則遠。基於全球範圍內精湛的製造業專家智囊網絡,3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智能製造深度觀察。有關增材製造領域的更多分析,請關注3D科學谷發布的白皮書系列。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-sg/24138b8d98f595a52ab807b4e180dda8.html