美国国防部高级研究计划局(DARPA)的实验航天飞机(XSP)正在朝着快速转换和按需发射的目标前进,完成了一系列测试,使AR-22实验航天飞机主发动机经历了一场严格的战役。在活动开始前的两周,引擎运行了两次,以建立初始性能特征和周转过程。然后,从7月26日开始,工程团队在不到240小时的时间里成功点燃了引擎10次。所有的射击持续至少100秒。AR-22发动机是RS-25的一个变种,也被称为航天飞机主发动机(SSME)。
10×10系列测试,包括10个离散的、长时间的快速连续发射,对于大型氢燃料液体火箭发动机来说是前所未有的。该测试是对实验性航天飞机项目中实现类似飞机的操作所需的最关键的子系统之一的早期检查。这是首次在美国宇航局位于密西西比州斯坦尼斯的斯坦尼斯航天中心进行的一系列测试。
美国国防部高级研究计划局(DARPA)战术技术办公室(Tactical Technology Office)主任弗雷德·肯尼迪(Fred Kennedy)说:“在进入太空方面,DARPA的重点是在我们选择的时间,快速、廉价地到达我们想要的特定轨道。”该办公室负责实验航天飞机项目。“在未来,我们预计小型卫星的大型星座,不断需要补充以取代旧系统,并展示新的创新能力。如果成功,XSP将成为这一战略的关键部分。”
RS-25发动机家族拥有超过100万秒的运行时间,证明了它的成熟。这一系列测试是工程师们第一次以类似飞机的方式重复操作它。达到这一水平的性能要求工程师简化维护和周转程序,只做真正需要的。这意味着,例如,在不影响可靠性、安全性或性能的情况下,理解和运行与飞机引擎相关的自然磨损。每次运行后,该团队都会分析大量记录的数据,以评估引擎的健康状况。这些快速而准确的评估是由几十年前的SSME数据实现的。
该系列的另一个重大挑战是在测试之间迅速烘干引擎。推进剂——液氢和液氧——结合形成液态水,在内部积累。如果发动机冷却后用过量的内水重新启动,可能会造成损坏。通常情况下,工程师在测试之间有几周的时间让发动机干燥,但为了满足24小时的周转要求,团队引入了新流程,将干燥时间先缩短至8小时,然后再缩短至6小时。
测试项目成功的一个因素是使用了一种新的主引擎控制器,该控制器最初是为RS-25型开发的,将为美国宇航局的太空发射系统火箭提供动力。控制器围绕现代航空电子标准设计,为项目提供了显著的灵活性和先进能力。这些功能包括能够支持新的自适应软件来处理引擎运行中的异常情况。在最后的测试中,新软件逻辑的一部分被有意地运用了。
DARPA实验太空飞机项目经理Scott Wierzbanowski说:“随着每一个成功的里程碑,我们离将太空成本和时间降低一个数量级的目标更近了一步。”“例如,我们的目标是让汽车在一天内实现可承受的转向。如果成功,我们将能够根据需要发射有效载荷,这将改变美国利用太空的模式。”
实验太空飞机项目是DARPA和波音公司之间的公私合作项目。波音公司与Aerojet Rocketdyne合作开发AR-22。该项目目前处于三个阶段中的第二阶段,最后阶段是计划于2021年初进行的飞行测试。无人驾驶实验航天飞机的亮点包括:
- 自动终止飞行等自主飞行和操作技术;
- 在近地轨道上部署至少3000磅的能力;和
- 设计适应不同类型的上级。
Wierzbanowski说,该项目预计将过渡到商业领域。该项目还在与几个政府组织进行讨论,寻求可负担得起的快速插入轨道和亚轨道有效载荷的替代方法。
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