RS-25 发动机为可进化的 SLS 火箭而进化

NASA 的 SLS（太空发射系统）月球火箭在 2022 年 11 月的首飞中展示了令人瞠目结舌的性能和精度。目前正在开发的升级系统，称为 SLS Block 1B，将更加强大和强大。这种新的 Block 1B 配置将显著提高 SLS 有效载荷容量和多功能性，支持更强大的人类探索和科学发现计划。

SLS Block 1B 进行了改进，包括新制造的航天飞机衍生的 RS-25 第一级发动机和勘探上级 （EUS），该发动机配备了四个 RL10 发动机，比当前前三个阿尔忒弥斯任务中使用的单引擎临时低温推进级 （ICPS） 提供更大的冲击力。NASA 和 L3Harris Technologies 在这两个方面都取得了重要进展。

RS-25：第一台可重复使用的火箭发动机

例如，NASA 和 L3Harris 在 7 月完成了新生产的 RS-25 发动机的设计认证审查。当前的 SLS 版本使用可重复使用的 RS-25 发动机，这些发动机是 NASA 航天飞机计划遗留的，该计划在 2011 年退役之前的三十年里飞行了 135 次任务。

“在航天飞机计划结束时，NASA 的库存中有 16 台发动机，足够进行四次 SLS 飞行，”L3Harris Aerojet Rocketdyne 的 RS-25 项目主管 Mike Lauer 说。“为了为后续的飞行提供动力，我们的团队面临的挑战是设计和制造一种现代化版本的 RS-25，该版本更实惠、性能更好，而不会牺牲发动机的出色可靠性。”

RS-25 增强功能

与航天飞机计划中使用的发动机相比，新生产的发动机的成本降低了 30%。此外，它们被设计为以额定推力水平的 111% 运行——比航天飞机时代的 104.5% 推力水平和最初四次阿尔忒弥斯任务的 109% 推力水平有所增加。这种增加的推力转化为向月球增加超过 990 磅的有效载荷，并相应地增加到各种深空目的地的有效载荷。

L3Harris 振兴了供应链，并确定了新流程和供应商的资格，以开始构建这些新的、更实惠的发动机。重新设计了几个组件，使其更易于生产，因此更实惠。主要升级包括：

• Pogo 蓄能器组件通过抑制发动机压力振荡来增强飞行稳定性，现在采用增材制造或 3D 打印，将制造焊接的数量减少了 78%。

• 主燃烧室现在使用热等静压组装，这是一种粘合技术，可将制造成本和进度降低一半。

• 新的发动机控制器的处理能力是其前身的 20 倍，而且重量更轻、更可靠，功能更强大。

• 该喷嘴在运行过程中可承受极端温度和压力，经过重新设计，可实现现代化制造、改进组装并减少 80% 的零件和焊缝。

• 柔性软管取代了传统发动机上复杂的内部柔性接头。

• 3D 打印部件还用于其他组件，包括管道、阀壳和球轴以及涡轮歧管，从而显著减少加工、焊接和循环时间。

升级后的 RS-25 发动机在密西西比州的 NASA 斯坦尼斯航天中心进行了 69 次热火测试，以确保它们满足 SLS Block 1B 的新性能要求。

“当我们飞行时，我们希望看到发动机完美运行，”Lauer 说。“当我们测试时，我们正在测试到作的极端极限，以确保发动机能够在有大量余量的情况下完成任务。”

Lauer 说，测试系列包括在不同入口条件、高功率、低功率、紧急停机以及液压系统处于开和关模式等情况下的热点火。它还展示了在非标称条件下的发动机性能，这对飞行器的飞行安全至关重要。

“今年早些时候成功完成了这一严格的测试系列，证明了 RS-25 设计和开发团队的出色工作，”Lauer 补充道。“我们在开发、改造和认证测试之间积累了大约 34,000 秒的热火测试时间，证明这些新发动机已准备好将宇航员安全地送上月球和更远的地方。”

勘探上阶段

与此同时，NASA 和 EUS 承包商波音公司也在推进新的 SLS 上级，这是对前三次阿尔忒弥斯任务中使用的 ICPS 的重大升级。EUS 配备四台 L3Harris 制造的 RL10 发动机，大大增强了 SLS 本已强大的升力能力。EUS 将在跨月注入期间提供 97,000 磅的推力，比 ICPS 的近 25,000 磅推力大幅增加。这种额外的动力转化为有效载荷能力增加 40%，使 NASA 能够在一次发射中向月球发射超过 83,000 磅的载人任务，为潜在的 SLS 货物变体发送 93,000 磅的载荷。对于前往行星的较长任务，任务规划者可以使用 SLS 动力来携带更大、更重的航天器或大幅缩短旅行时间。

SLS 的真正潜力

新的 RS-25 发动机和 EUS 是释放 SLS 全部潜力的重要第一步，SLS 是有史以来为支持最雄心勃勃的深空任务而设计的最强大的火箭。

借助 Block 1B，NASA 将能够直接发射到深空宇航员机组人员中，并带有共同显示的有效载荷，例如着陆器、漫游车和研究模块。科学家们可以期待将更大、更复杂的仪器送入太空，包括先进的大口径望远镜，并发射太空探测器，进一步深入我们的太阳系，以更快地提供更多的科学研究。国家安全社区可以利用 SLS Block 1B 任务中的拼车机会。

Lauer 说：“随着 SLS 的 Block 1B 版本的进化，你正在关注行星科学、天体物理学方面的潜在突破，以及对生命起源和其他星球上生命潜力的见解。“Block 1B 对于深空探索的下一步至关重要，特别是因为它不必停止或加油。SLS 和 Orion 系统是现存唯一可以将人类直接运送到月球和更远的地方并安全地带回地球的车辆。”

除了 Block 1B 版本之外，NASA 正在开发最终的 Block 2 火箭，其有效载荷性能要高得多，以实现更复杂和更深的火星太空探索之旅。

编丨潇歌

图丨网络

仅作交流分享，版权归原作者所有，如有侵权，请与我们联系删除

----- 推荐行业公众号 -----

新空间航天

需要进入航空航天圈交流群的朋友，

在公众号对话框回复关键词：入群

免责声明：本文及本公众号任何文章之观点，皆为交流探讨之用，不构成任何投资建议。本公众号作者也不负有更新以往文章观点之责任，一切以最新文章为准。用户根据本文及本公众号任何其他观点进行投资，须风险自担，责任自负。由此造成的一切后果，本公众号不承担任何责任。

⊙部分图文源于网络，仅用于学习交流，版权归原作者所有，如有侵权请联系我们删除。

欢迎航天航空圈内企业约稿、圈内人士投稿

邮箱：39813880@qq.com