使用聚氨酯进行深空勘探火箭电机

由...赞助一般塑料制造业2017年2月2日

通用塑料的聚氨酯泡沫在世界上最大的深空探测固体火箭发动机的地面测试中起着至关重要的作用。

美国宇航局的空间发射系统的火箭助推器制造商建立了喷嘴封闭件GP泡沫的保护性质。

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Orbital ATK总部位于弗吉尼亚州的杜勒斯，是全球国防和航空航天技术的领导者。该公司为全球客户设计、制造和交付国防、航天和航空系统。

在制造火箭电机的经验，用于战术，战略和空间应用，轨道ATK是固体火箭推进系统的领先制造商。该公司的推进系统部门生产了NASA航天飞机固体火箭电机程序以及Minuteman ICBM系统的火箭电机。

如今，它在美国宇航局为太空发射系统(SLS)制造五段固体火箭助推器。这些是迄今为止为飞行制造的最大、最强大的固体火箭发动机。322英尺长的SLS与美国宇航局的猎户座宇宙飞船一起，提供了一个灵活的深空探索平台，可以将货物和人类运送到太阳系周围的几个目的地。

每个助推器长度为177英尺，直径为12英尺，包括5个火箭发动机部分，一个尾部出口锥组件和推力矢量控制。一对助推器与四个航天飞机主发动机结合在一起，为火箭的核心级提供动力。

NASA的SLS将产生840万磅总推力，从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。第一艘SLS将于2018年发射，这次飞行被称为“探索任务1”(Exploration Mission-1)，将把猎户座无人太空舱运送到月球以外。

在接近现实生活的条件下对所有组件进行详细的测试是非常重要的。2016年6月28日，Orbital ATK和美国宇航局在犹他州海角为空间发射系统进行了两次助推器合格发动机测试中的第二次。

该测试的目的是确保这些固体推进剂助推器有资格用于飞行，特别是聚焦在较低温度下电动机的能力。

环境屏障是测试的组件之一，其密封每个电机的后端直至点火。在点火或使用之前，部件需要牢固地密封火箭喷嘴开口，然后在火箭电机被烧制时应该崩解。喷嘴插头的强度必须是持续预点火载荷的平衡。火箭发射或实际静态测试是唯一可以在真实世界环境中测试喷嘴插头的选项。

据瑞德·Hancey在SLS舞台集装设计工程中，有两个主要考虑因素：

火箭发动机内高能材料的敏感性决定了一个环境密封，它控制着水分的水平亚博网站下载，同时确保火箭在发射台等待发射时，任何东西(鸟、吹进来的泥土等)都不能进入。
虽然核心车辆发动机电源，但必须保护火箭电机。当核心车辆发动机发射时，它们会产生可能进入火箭电机的碎屑和热气，并导致早产。另外，封闭件必须能够忍受由点火环境的声波和空气湍流引起的振荡负载。这迫使喷嘴插头的最小强度。

根据以前的成功产品经验，设计工程团队选择与普通塑料合作高密度聚氨酯泡沫并使用轨道ATK数据表来识别具有最大潜力的材料。亚博网站下载在决定使用LAST-A-FOAM之前，他们选择了不同的配方进行测试^®FR-4300泡沫系列，并将其添加到固体火箭助推器的喷嘴闭孔内。

最初将泡沫关注作为屏障解决方案之后，该团队将泡沫材料从另一种供应商中进行检查;但是，未发现合适的材料溶液。

通用塑料公司生产的LAST-A-FOAM FR-4300泡沫系列材料是一种独特的阻燃结构聚氨酯泡沫，被证明是固体火箭助推器的完美喷嘴封闭。聚氨酯泡沫的物理性能允许复合曲面，它具有良好的拉伸性能和应用所需的适当强度。

由于泡沫是一种坚硬的材料，Orbital ATK可以使用精确的分析模型。制造商已经有一个测试装置，可以验证静态强度，并可以确定插头的固有频率。

分析建模要简单得多，我们在其他程序中也有类似的喷嘴塞的经验。因此，我们用测试来准确验证模型的信心就高得多了。

里德Hancey

此外，通用塑料能够将不均匀的坯料修整为轨道ATK所需的形状，并在公司设施中加工端部形状。在涂覆涂料时，需要清洁的原始泡沫。为了满足这一要求，通用塑料用自己的机器工艺取出了最后一位材料，直接进入涂层过程。最终碎片集成到测试的火箭助推器中。

在助推器合格测试后，Orbital ATK拆卸了电机，观察其性能如何。与NASA一起，Orbital ATK使用测试测量来评估各种因素并确定合格成功。

轨道ATK工程师检查了从500多个传感器获得的数据，以确定82个独特的测试目标是否实现。由于其在本次测试中的有效性能LAST-A-FOAM^®4300年泡沫来自通用塑料的系列材料被选择用于空间发射系统运载器的首次飞行。

FR-4300提供以下好处:

产品	密度(磅/英尺^3.）	高(中)。	宽度(在)。	长度（在。）
FR-4305.	5.	24.	48.	120.
FR-4305.	5.	24.	48.	96
FR-4310.	10.	24.	48.	96
FR-4315.	15.	24.	48.	96

显示的是根据密度的最大标准库存大小。可定制大小。切割尺寸可从0.125“(3.175毫米)以上列出的标准库存高度。

FR-4300热成型板系列

图片来源:通用塑料

聚氨酯泡沫

图片来源:通用塑料

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通用塑料制造。(2021年2月04)。聚氨酯用于深空探测火箭发动机。AZoM。于2021年7月31日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=13535检索。
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通用塑料制造。“使用聚氨酯进行深空勘探火箭电机”。AZoM．2021年7月31日。< //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=13535 >。
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通用塑料制造。“使用聚氨酯进行深空勘探火箭电机”。AZoM。//www.washintong.com/article.aspx?articleId=13535。（访问于2021年7月31日）。
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通用塑料制造业。使用聚氨酯进行深空勘探火箭电机．viewed september 21, //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=13535。