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【原创资讯】美国萤火虫太空公司全碳纤维复合材料运载火箭顺利到达轨道并完成部署有效载荷

 碳纤复材 2022-10-06 发布于浙江

10月1日,总部位于美国德克萨斯州奥斯汀的Firefly Aerospace(萤火虫太空)公司成功发射其全碳纤维复合材料Alpha FLTA002火箭,到达轨道并部署客户有效载荷。

火箭于太平洋标准时间10月1日凌晨12:01从加利福尼亚州范登堡航天基地起飞。Firefly公司表示,随着任务的成功,它是第一家仅通过第二次尝试就从美国本土发射并到达轨道的公司。据报道,该公司也是美国第一家也是唯一一家拥有火箭的商业太空公司。

Alpha是一种全复合材料火箭,采用专利的发动机循环技术,在保持火箭强度和可靠性的同时,降低了成本并提高了效率。升空后,火箭完成了所有主要的技术里程碑,包括进入椭圆转移轨道、滑行至远地点和执行两次燃烧机动,在第一次轨道飞行中重新点燃第二级。

FLTA002总共部署了三个有效载荷,包括NASA TechEdSat-15与圣何塞州立大学、太空教师和Libre太空基金会合作的演示卫星。这些有效载荷将进行几项空间实验,包括一个外制动装置,以帮助卫星脱离轨道,并测试一个完全免费和开源的电信星座。

在取得成功的基础上,Firefly公司正在完成其Alpha 3飞行器的验收测试协议(ATP),为即将到来的NASA VCLS Demo2-FB ELaNa 43发射做准备。此外,Firefly公司利用从现有飞行和测试中获得的所有经验教训,继续在其德克萨斯州制造厂生产多种火箭。Firefly计划在2023年进行Alpha六次发射,并在2024年再发射12次。


全复合材料结构的运载火箭

最初的Alpha运载火箭是一种全复合材料、直径6英尺的火箭,有效载荷能力为300至500公斤。在重新开放时,该公司制定了新版本的运载火箭,又称为Alpha 2.0,只有当它能够携带1000公斤有效载荷,满足向低地球轨道发射中型卫星的需求的情况下,才会在市场上可行。

根据一级机身工程师Jeff Duncan的说法,除了增加Alpha的有效载荷能力外,对Alpha和整个公司来说,主要目标之一是采用科学证明的火箭技术,将其发展成为高性能、相对低成本的系统(如Alpha每次发射的成本约为1500万美元)。

材料选择时,在设计Alpha 2.0时,Firefly Aerospace进行权衡研究,比较了复合材料与金属结构的性能,发现复合材料可以显著减轻重量。Firefly决定采用全碳纤维预浸料结构,原因很简单,因为其在市场上广泛可用。

Firefly公司对各种商用树脂和纤维系统进行了材料测试,评估了它们以确定哪一种最有效地满足阿尔法的要求——特别是考虑到火箭推进剂储罐的低温要求。最终,他们找到了日本东丽,目前Firefly Aerospace公司在其阿尔法火箭上使用东丽(碳纤维预制专利环氧树脂系统构建复合材料结构

较小的氦气和氮气罐为纤维缠绕、金属内衬复合包覆的压力容器(COPV);大多数其他结构是完全复合材料,包括所有一级和二级RP-1燃料和液氧罐、级间、罐间、有效载荷整流罩、有效载荷连接配件、有效载荷裙板和各种非承压结构

为了节省成本,该团队在多个较小的静态工具上制造了火箭的大部分复合材料结构,然后将这些部件连接在一起,制造出完整的火箭。Firefly的所有复合材料结构都是由热压罐(OOA)手工铺层,真空压实和烤箱固化制造而成

参考来源:

1、Firefly Aerospace Alpha rocket successfully reaches orbit, deploys customer payloads,CW

2、The Alpha launch vehicle: Designing performance in, cost out;CW

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