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洛克达因公司将提供SLS火箭的探索上面级发动机

时间:2016年04月27日 信息来源:中国载人航天工程网 点击: 【字体:

美国SLS火箭发射模拟图

据NASASpaceFlight网站2016年4月7日报道,美国国家航空航天局(NASA)马歇尔航天飞行中心(MSFC)日前发布了一份“非全面、公开性竞争的理由”(JOFOC)的方案征集文件,以用于支持洛克达因公司开展SLS火箭“强大的探索上面级”(EUS)RL10发动机的研发工作。这份文件要求提供的最初10台发动机订单包含SLS火箭EUS前两次飞行任务所需的发动机。


在2015年1月进行的火箭芯级系统要求评审(SRR)中,确定了EM-2任务中SLS Block 1B型的分离点(POD)。根据EUS POD的技术特点,NASA要求配置RL-1OC-3 发动机(EUSEs),但其他设计方案仍在处于商讨阶段,因为从2013年开展了一年的技术行业分析研究后就进入了POD阶段。NASA在方案征求(RRP)过程中收到了8家公司的9项方案,其中有3项方案进入了技术行业分析阶段,而其他6项方案则混杂着有关膨胀剂循环、分级燃烧和气动塞式发动机的概念性或早期研发内容。NASA认为这6项方案的设计成熟度较低,从而会导致SLS火箭项目的技术成熟与验证成本增加、进度延迟。NASA指出,即使是可保证飞行质量和验证后的发动机的最优化性研发项目,也会使EM-2任务延迟4年或EM-3任务延迟2年,从而增加额外的任务成本。由此,随后的技术研讨都集中于RL10发动机的研制方面。


由洛克达因公司研制、生产的RL10发动机是一种膨胀剂循环式液氢/液氧发动机,主要应用于火箭的上面级。它是由美国普惠公司于上世纪50年代末开始研制的,1963年首次用于发射飞行任务。经过应用于数百次的飞行任务,其可靠率超过了0.999,而在近期OA-6“天鹅座”飞船的飞行任务中,该发动机更是发挥了关键性作用。由于“宇宙神”5火箭助推器运转未能达到预期指标,RL10发动机延长了燃烧时间,从而使得“天鹅座”飞船能够正常进入轨道。MSFC建议与洛克达因公司签订一份独一性承包合同,包括购置10台RL10发动机、EM-2和EM-3任务所需的系统组装与飞行保障以及载人任务达标评审等内容。

根据2014年5月完成的SLS火箭技术研究结果,EUS的所有技术指标均与RL10发动机相匹配。此外,研究报告要求为EUS配置4台发动机。JOFOC文件所需的10台发动机中,有8台配置于实际飞行任务,另外2台是备用。双方所签的合同的完成期限将截止到2023年12月31日,即使洛克达因公司要在预定的发射日期之前提前两年交付发动机。此外,由于NASA自20世纪60年代初的“土星”1火箭任务以来,未再针对RL10发动机的应用进行飞行性芯级的设计,因而还需洛克达因公司提供相应的系统组装工作并支付相应的费用。同时,洛克达因公司还将结合发动机的研制为NASA建立有关载人飞行任务方面的大型数据库。


如果洛克达因公司提供RL10发动机的合同能够顺利实施,那么它也将更快地推动该公司在发动机技术研制方面的发展步伐与能力,并有效地利用其材料、技术、工艺和经验以更好地为NASA未来的空间探索任务提供服务。


JOFOC文件指出,RL10发动机的应用主要基于目前通过50多年发展而形成的技术生产线,而非进行新的技术研发。NASA曾对EUS发动机的应用开展过相应的分析研究,但通过对研制成本、任务进度、技术、安全风险等方面进行综合比较后,认为研发新型发动机的成本将超过EUS飞行任务产生的效益,因而最后选择使用RL10发动机。但JOFOC文件同时还指出,这样的发展路径将需要开展6~7年的研制工作,包括对SLS火箭发射任务推迟的时间。此外,即使洛克达因公司根据现有RL10发动机的50多年发展历程和技术经验去研制新型发动机,也未必能保证其技术应用可行。


NASA和MSFC通过对洛克达因公司在发动机技术研制方面所拥有的知识、技术和经验的考量,认为RL10发动机能够达到所需的技术和安全性方面的合理要求,最终将RL10发动机作为唯一的EUS发动机设备。洛克达因公司随后将提交一份全面性的技术方案,有关政府部门和NASA将对方案进行评估和商讨。


(作者:孟婧 赵晨 编译)
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