2020年6月24日,工程师们通过对液态氧结构测试件进行失效点测试,完成了太空发射系统(SLS)火箭阿耳忒弥斯(Artemis)探月任务结构测试。

“航天发射系统和马歇尔测试小组在完成测试项目方面做了量工作,这不仅是SLS项目的一个重要里程碑,也是阿耳忒弥斯项目的一个重要里程碑,”SLS项目经理约翰·霍尼卡特(John Honeycutt)说。“从搭建测试台、支持设备和测试物品到进行测试和分析数据,这是一项了不起的工作,将有助于将宇航员送上月球。”

在最后的测试中,高70英尺、直径28英尺的液氧罐测试件被螺栓固定在马歇尔号4697试验台底座上一个巨大的185,000磅的钢环上。然后,液压缸被校准并放置在整个燃料箱上,以施加来自四面八方的数百万磅的破坏性压力,同时工程师们测量并记录发射和飞行力的影响。液氧罐在焊缝处发生了周向故障,正如工程师预测的那样,并达到了预期的大约载荷平,这证明了飞行准备就绪,并为液氧罐的设计者提供了关键数据。测试在美国东部时间晚上9点结束。其液氧结构试验项目的最终试验达到了项目的所有目的。

工程师们通过打破液氧罐测试件,对太空发射系统(SLS)火箭完成了近200次测试。这次测试是为确保火箭结构能够经受太空飞行的严酷考验而进行的3年结构测试中的最后一次。这些测试对于安全将宇航员送入太空进行阿耳忒弥斯登月任务至关重要。首先,工程师们利用计算机建模来设计火箭的主要结构,以确定具体的安全因素。然后,他们将这些模型与测试结合在一起,以查看模型的预测是否正确。超过20次的SLS结构测试表明,液氧罐能够经受住发射和飞行期间预计会发生的压力。6月24日的测试将燃料箱推到其极限之外,看看需要多大的力才能破坏燃料箱的结构。这张照片显示的是水箱失灵时水从水箱中喷涌而出。所导致的结构的周向屈曲发生在预测破坏值的2%以内。测试结果将为火箭设计者提供有价值的信息,以使SLS氧气罐更轻,并为其他政府和商业火箭的设计提供信息。
来源:NASA/David Olive

位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔航天飞行中心成功完成了SLS结构资格测试,结束了该中心自30多年前航天飞机项目测试以来最大的一次测试活动。在测试过程中,五个结构测试部件经历了199个单独的测试用例,并且收集了超过421GB以上的数据添加到用于设计火箭的计算机模型中。最后的测试标志着在完成阿耳忒弥斯I号任务之前,SLS的所有结构测试要求都已完成。阿耳忒弥斯I号任务是一系列日益复杂的任务中的第一个,这些任务将使人类能够探索月球和火星

今年早些时候,NASA和核心阶段主承包商波音公司的工程师完成了24项基线测试,在液氧结构测试件上模拟了实际飞行条件。在所有的测试中,数千个传感器测量压力、压力和温度,而高速摄像机和麦克风则试图确定燃料箱圆柱壁的任何弯曲或裂缝。从此基准测试收集的数据有助于对SLS核心级结构和集成的上层级进行飞行测试。

自2017年5月以来,马歇尔团队一直在对火箭进行结构鉴定测试,对火箭上部进行了综合测试,包括临时低温推进阶段、猎户座阶段适配器和运载火箭阶段适配器。接着测试了组成核心阶段的四个最大的结构——发动机部分、中间罐、液氢罐和液氧罐。每一项测试都为计算机模型提供了额外的数据,以预测结构在发射和飞行的恶劣条件下的表现。

“马歇尔测试实验室团队与太空发射系统计划密切合作,从上到下测试火箭的结构。”马歇尔测试实验室主任拉尔夫·卡鲁斯(Ralph Carruth)说,“我们观看了测试架的建造,与SLS和波音的工程师一起建立了测试程序,并进行了结构合格测试,并收集了结果,我们很自豪地贡献了数据,显示这些结构可以承受飞行的严格要求。”

随着测试的结束,设计人员现在拥有了可能有助于优化SLS硬件的数据。SLS将有能力把宇航员送上月球,并最终送上火星。测试这些新的复杂硬件不仅对SLS和美国宇航局猎户座飞船的首次飞行测试成功至关重要,而且对未来所有任务都至关重要。

“今年是阿耳忒弥斯任务核心阶段测试具有里程碑意义的一年,”SLS阶段负责人朱莉·巴斯勒(Julie Bassler)说。“我们已经在马歇尔航天飞行中心成功地完成了核心阶段的主要结构测试,在阿耳忒弥斯航天中心模拟发射的阿耳忒弥斯I号任务核心阶段的绿色运行测试也正在取得进展。所有这些测试不仅对第一次阿耳忒弥斯任务有价值,而且验证了SLS核心级结构、推进和航空电子系统的新集成设计,并确保其为未来飞行做好准备。”

为了完成美国宇航局太空发射系统(SLS)火箭的结构鉴定测试,液态氧结构测试件被推到极限,直到它破裂,水从容器中喷溅出来。这个燃料箱是SLS核心阶段的一部分,将产生200万磅的推力来帮助火箭发射。氧气罐被螺栓固定在马歇尔号4697试验台底部一个巨大的钢环中。然后,液压缸被校准并沿着油箱放置,以施加来自四面八方的数百万磅的破坏性力量,同时工程师测量并记录发射和飞行力的影响。在6月24日的测试中,用于模拟液氧的水在水箱破裂后流出。为确保SLS火箭的结构能经受发射的严格考验,并安全将宇航员送上月球,对火箭进行了结构测试。
来源:NASA / David Olive

密西西比州圣路易斯海湾附近的斯坦尼斯航天中心的团队正在为阿耳忒弥斯1号任务组装的SLS核心阶段的绿色运行测试方面取得进展。在位于新奥尔良的NASA Michoud组装工厂,核心阶段主承包商波音公司已经为阿耳忒弥斯II号任务制造了所有主要核心阶段的结构,并开始了阿耳忒弥斯III号任务结构的工作。212英尺高的核心级是NASA自为阿波罗登月任务提供动力的土星五号级以来建造的最大、最复杂的火箭级。Rocketdyne公司已经为阿耳忒弥斯2号任务装配了发动机,目前正在装配阿耳忒弥斯3号发动机。

诺斯罗普·格鲁曼公司最近向美国宇航局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心交付了助推器部件,它们正在那里准备发射。第二次阿耳忒弥斯任务的所有10个片段都已确定,诺斯罗普·格鲁曼公司目前正在为阿耳忒弥斯III号任务研发助推器。随着助推器到达肯尼迪,将为阿耳忒弥斯I号飞行测试提供的剩余硬件仅是运载火箭载物台适配器,它将火箭与猎户座飞船连接,并将于今年夏天到达,以及SLS核心载物台,将于今年晚些时候在斯坦尼斯(Stennis)进行绿色运行热火试验后,通过驳船运到肯尼迪。

SLS火箭、猎户座飞船、门户和载人着陆系统是美国宇航局深空探索的基础。阿耳忒弥斯项目是人类太空探索的下一步。这是美国“从月球到火星”探索计划的一部分,宇航员将探索月球并获得经验,以实现人类的下一个巨大飞跃,将人类送上火星。

有关NASA的SLS的更多信息,请访问:

https://www.nasa.gov/sls

来源:

https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/nasa-completes-artemis-sls-structural-testing-campaign.html

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