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語言:中文
全球首枚碳纖維復合材料大型運載火箭問世
時間:2022-01-07來源:JEC/CW,賽奧碳纖維編譯
碳復合材料結構,使Neutron(中子)成為世界上第一個碳復合材料大型運載火箭。

領先的發射和空間系統公司Rocket Lab USA, Inc.透露了有關下一代Neutron(中子)運載火箭的新細節。

 

借鑒Rocket Lab開發Electron(電子)小型運載火箭的成熟經驗——這是自2019年以來每年發射次數第二多的美國火箭,先進的8噸有效載荷級Neutron運載火箭旨在通過為大型衛星星座、深空任務和載人航天提供可靠且具有成本效益的發射服務來改變太空訪問。

世界上第一個碳復合材料中型運載火箭:

Neutron將是世界上第一枚碳復合材料大型運載火箭。 此前,Rocket Lab 率先將碳復合材料用于軌道火箭的 Electron 火箭,自 2018 年以來,該火箭一直為政府和商業小型衛星提供頻繁和可靠的太空通道。Neutron 的結構將由一種新的、特殊配方的碳纖維復合材料組成,該材料重量輕、強度高,能夠承受發射和重返大氣層時的巨大熱量和力量,以實現第一級的頻繁重返飛行。為了實現快速可制造性,中子的復合材料結構將使用自動纖維鋪設(AFP)制造,該系統可以在幾分鐘內建造數米的碳火箭彈殼。

 

Neutron不是常規火箭。它是一種新型運載火箭,具有可靠性、可重用性和降低成本,從一開始就融入了先進的設計。Neutron 結合了過去最好的創新,并將它們與尖端技術和材料相結合,為未來提供火箭,”Rocket Lab 創始人兼首席執行官彼得貝克在活動期間說。“預計未來十年發射的衛星中有 80% 以上是星座,它們具有獨特的部署需求,而 Neutron 是第一個專門解決的問題。就像我們對 Electron 所做的那樣,我們不是從傳統的火箭設計開始,而是專注于客戶的需求并從那里開始工作。結果是火箭尺寸適合市場需求,并且可以快速、頻繁且經濟地發射。

簡化發射和著陸的獨特結構:

可重用性是實現頻繁和經濟發射的關鍵,因此,從第一天起,再次發射、著陸和升空的能力就已經融入Neutron 設計的各個方面。Neutron 的錐形設計和寬大、堅固的底座,消除了對復雜機構和著陸腿的需求,強調了其可重復使用性——頻繁且經濟實惠的發射、著陸和升空。該結構目前的設計不需要復雜的發射場基礎設施,包括支撐和發射塔,而是安全地站在自己的發射架上以進行升空。在到達太空并部署 Neutron 的第二級后,第一級將通過在發射場的推進著陸返回地球,從而消除與?;懫脚_和操作相關的高成本。
 

火箭實驗室的Electron(電子)運載火箭。 

圖片來源:火箭實驗室

為可靠性和重復使用而制造的火箭發動機:

Neutron 也將由新的火箭發動機阿基米德提供動力。阿基米德由 Rocket Lab 內部設計和制造,是一種可重復使用的液氧/甲烷氣體發生器循環發動機,能夠提供 1 兆牛頓推力和 320 秒的 ISP。七臺阿基米德發動機將推動 Neutron 的第一級,第二級配備一臺經過真空優化的阿基米德發動機。此外,Rocket Lab 指出,Neutron 的輕質復合結構意味著阿基米德不需要通常與大型火箭及其推進系統相關的巨大性能和復雜性。 相反,簡化的引擎加快了開發和測試的時間表。

Neutron運載火箭“Hungry Hippo”整流罩演示。 

照片來源:美國商業資訊

告別分離整流罩

然而,Rocket Labs 表示,真正讓 Neutron 的設計與眾不同的是抓捕式的“饑餓河馬”整流罩設計,它將整流罩作為第一級結構的一部分,并保持固定在平臺上。Neutron 的 Hungry Hippo 整流罩鉗口不會像傳統整流罩那樣從平臺分離并掉入海洋,而是會張大以釋放第二級和有效載荷,然后再次關閉準備帶著第一級返回地球。降落在發射臺上的是帶有整流罩的競爭第一級,準備集成和發射新的第二級。據該司稱,這種先進的設計可以加快發射頻率,消除在海上捕獲整流罩的高成本、低可靠性方法,并使第二級輕巧靈活。

高性能上面級

這種方法的改變還消除了與第二級設計相關的限制,例如在升空期間暴露在低層大氣的惡劣環境中。由于它將完成包圍在第一級結構中,因此火箭實驗室能夠減輕其重量。Neutron 的第二級目前被設計為一次性的上面級,是一個 6 米長的碳纖維復合材料結構,帶有一個真空優化的阿基米德發動機。
 

來源:JEC、Composites World

 

賽奧碳纖維綜合整理、編譯


 

簡化發射和著陸的獨特結構:

可重用性是實現頻繁和經濟發射的關鍵,因此,從第一天起,再次發射、著陸和升空的能力就已經融入Neutron 設計的各個方面。Neutron 的錐形設計和寬大、堅固的底座,消除了對復雜機構和著陸腿的需求,強調了其可重復使用性——頻繁且經濟實惠的發射、著陸和升空。該結構目前的設計不需要復雜的發射場基礎設施,包括支撐和發射塔,而是安全地站在自己的發射架上以進行升空。在到達太空并部署 Neutron 的第二級后,第一級將通過在發射場的推進著陸返回地球,從而消除與?;懫脚_和操作相關的高成本。

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