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语言:中文
全球首枚碳纤维复合材料大型运载火箭问世
时间:2022-01-07来源:JEC/CW,赛奥碳纤维编译
碳复合材料结构,使Neutron(中子)成为世界上第一个碳复合材料大型运载火箭。

领先的发射和空间系统公司Rocket Lab USA, Inc.透露了有关下一代Neutron(中子)运载火箭的新细节。

 

借鉴Rocket Lab开发Electron(电子)小型运载火箭的成熟经验——这是自2019年以来每年发射次数第二多的美国火箭,先进的8吨有效载荷级Neutron运载火箭旨在通过为大型卫星星座、深空任务和载人航天提供可靠且具有成本效益的发射服务来改变太空访问。

世界上第一个碳复合材料中型运载火箭:

Neutron将是世界上第一枚碳复合材料大型运载火箭。 此前,Rocket Lab 率先将碳复合材料用于轨道火箭的 Electron 火箭,自 2018 年以来,该火箭一直为政府和商业小型卫星提供频繁和可靠的太空通道。Neutron 的结构将由一种新的、特殊配方的碳纤维复合材料组成,该材料重量轻、强度高,能够承受发射和重返大气层时的巨大热量和力量,以实现第一级的频繁重返飞行。为了实现快速可制造性,中子的复合材料结构将使用自动纤维铺设(AFP)制造,该系统可以在几分钟内建造数米的碳火箭弹壳。

 

Neutron不是常规火箭。它是一种新型运载火箭,具有可靠性、可重用性和降低成本,从一开始就融入了先进的设计。Neutron 结合了过去最好的创新,并将它们与尖端技术和材料相结合,为未来提供火箭,”Rocket Lab 创始人兼首席执行官彼得贝克在活动期间说。“预计未来十年发射的卫星中有 80% 以上是星座,它们具有独特的部署需求,而 Neutron 是第一个专门解决的问题。就像我们对 Electron 所做的那样,我们不是从传统的火箭设计开始,而是专注于客户的需求并从那里开始工作。结果是火箭尺寸适合市场需求,并且可以快速、频繁且经济地发射。

简化发射和着陆的独特结构:

可重用性是实现频繁和经济发射的关键,因此,从第一天起,再次发射、着陆和升空的能力就已经融入Neutron 设计的各个方面。Neutron 的锥形设计和宽大、坚固的底座,消除了对复杂机构和着陆腿的需求,强调了其可重复使用性——频繁且经济实惠的发射、着陆和升空。该结构目前的设计不需要复杂的发射场基础设施,包括支撑和发射塔,而是安全地站在自己的发射架上以进行升空。在到达太空并部署 Neutron 的第二级后,第一级将通过在发射场的推进着陆返回地球,从而消除与海基着陆平台和操作相关的高成本。
 

火箭实验室的Electron(电子)运载火箭。 

图片来源:火箭实验室

为可靠性和重复使用而制造的火箭发动机:

Neutron 也将由新的火箭发动机阿基米德提供动力。阿基米德由 Rocket Lab 内部设计和制造,是一种可重复使用的液氧/甲烷气体发生器循环发动机,能够提供 1 兆牛顿推力和 320 秒的 ISP。七台阿基米德发动机将推动 Neutron 的第一级,第二级配备一台经过真空优化的阿基米德发动机。此外,Rocket Lab 指出,Neutron 的轻质复合结构意味着阿基米德不需要通常与大型火箭及其推进系统相关的巨大性能和复杂性。 相反,简化的引擎加快了开发和测试的时间表。

Neutron运载火箭“Hungry Hippo”整流罩演示。 

照片来源:美国商业资讯

告别分离整流罩

然而,Rocket Labs 表示,真正让 Neutron 的设计与众不同的是抓捕式的“饥饿河马”整流罩设计,它将整流罩作为第一级结构的一部分,并保持固定在平台上。Neutron 的 Hungry Hippo 整流罩钳口不会像传统整流罩那样从平台分离并掉入海洋,而是会张大以释放第二级和有效载荷,然后再次关闭准备带着第一级返回地球。降落在发射台上的是带有整流罩的竞争第一级,准备集成和发射新的第二级。据该司称,这种先进的设计可以加快发射频率,消除在海上捕获整流罩的高成本、低可靠性方法,并使第二级轻巧灵活。

高性能上面级

这种方法的改变还消除了与第二级设计相关的限制,例如在升空期间暴露在低层大气的恶劣环境中。由于它将完成包围在第一级结构中,因此火箭实验室能够减轻其重量。Neutron 的第二级目前被设计为一次性的上面级,是一个 6 米长的碳纤维复合材料结构,带有一个真空优化的阿基米德发动机。
 

来源:JEC、Composites World

 

赛奥碳纤维综合整理、编译


 

简化发射和着陆的独特结构:

可重用性是实现频繁和经济发射的关键,因此,从第一天起,再次发射、着陆和升空的能力就已经融入Neutron 设计的各个方面。Neutron 的锥形设计和宽大、坚固的底座,消除了对复杂机构和着陆腿的需求,强调了其可重复使用性——频繁且经济实惠的发射、着陆和升空。该结构目前的设计不需要复杂的发射场基础设施,包括支撑和发射塔,而是安全地站在自己的发射架上以进行升空。在到达太空并部署 Neutron 的第二级后,第一级将通过在发射场的推进着陆返回地球,从而消除与海基着陆平台和操作相关的高成本。