Kaip voleliu padengtas Aliuminio ritės sumažina žemos Žemės orbitos palydovų paleidimo išlaidas?

Komerciniai Žemos Žemės orbitos (LEO) palydoviniai mega žvaigždynai, teikiantys visuotinį plačiajuostį ryšį, Žemės stebėjimo ir gynybos ryšius, visiškai priklauso nuo paleidimo ekonomikos. Paleidimo teikėjai ima tūkstančius dolerių už kilogramą skristi į orbitą. Originalios palydovinės įrangos gamintojai (OĮG) turi sumažinti konstrukcinę masę, sumažinti gamybos laiką ir užtikrinti orbitos patikimumą tūkstančiuose standartizuotų palydovinių magistralių.

Perėjimas nuo tradicinių po dažymo metalinių plokščių ar brangių kompozitinių konstrukcijų prie tikslumo ritinėliais dengtos aliuminio ritės (naudojamos aviacijos klasės 2024, 6061 arba 7075 lydiniai, suporuoti su specializuota termokontrole arba apsauginėmis dangomis) siūlo žaidimą keičiantį sprendimą. Nepertraukiama ritės danga užtikrina vienodą plėvelės storį, pašalina purškimo kliūtis po gamybos ir padidina masės efektyvumą ( 2,70 g/cm³ ), kad drastiškai sumažintų naudingosios apkrovos kainą už kilogramą.

Didelė kaina už kilogramą LEO paleidimo mechanikoje

LEO palydovų žvaigždynai veikia esant mažoms naudingosios apkrovos masės riboms:

Ride-Share naudingos apkrovos tankinimas: norint maksimaliai padidinti palydovų, sukrautų viename raketos naudingosios apkrovos apvalkale, skaičių, reikia sukurti plokščią važiuoklę su absoliučia mažiausia konstrukcine mase.

Kuro masės optimizavimas: kiekvienas struktūrinėje magistrale sutaupytas gramas tiesiogiai paverčiamas papildomu stoties raketiniu kuru, prailgindamas palydovo orbitos veikimo trukmę.

Tradicinių aviacijos ir kosmoso dengimo metodų kliūtis

Surenkamų palydovinių plokščių paketinis purškimas kelia rimtų gamybos iššūkių:

Rankinis paketinis purškimas, palyginti su nuolatiniu voleliu dengimu Aliuminio ritė

Dangos masė virš galvos: Rankinis dažymas purškiamuoju būdu lemia nevienodą storį, padidinant savo svorį, o tai tiesiogiai padidina paleidimo sąnaudas, nepridedant struktūrinės vertės.

Pristatymo laikas ir dujų išsiskyrimo rizika: Dėl nenuoseklaus purškiamų dažų plokščių terminio kietėjimo susidaro lakūs tirpikliai, kurie išsiskiria vakuume, užteršdami subtilius optinius jutiklius ir saulės baterijas.

 Palydovinių medžiagų sprendimai

Žemiau esančioje lentelėje palyginami komercinėje LEO palydovų gamyboje naudojamų konstrukcinių medžiagų techniniai parametrai:

LEO palydovinės masinės gamybos našumo pranašumai

DUK

1 klausimas: kaip ritininiu būdu padengta aliuminio ritė sumažina palydovo paleidimo išlaidas, palyginti su anglies pluošto kompozitais?

A: Nors anglies pluoštas pasižymi dideliu standumu, jo žaliavos kaina, lėti kietėjimo ciklai autoklave ir sudėtingi reikalavimai po dengimo padidina gamybos biudžetą. Voleliu padengtas aliuminis užtikrina didelį specifinį stiprumą už nedidelę kainą, apdorojamas itin dideliu ritininio ritinėlio greičiu ir išvengiama dažų masės virš galvos.

2 klausimas: ar iš anksto užteptos šiluminės dangos gali atlaikyti struktūrinį lenkimą palydovinio rėmo štampavimo metu?

A: Taip. Erdvinės ritės dangos yra sudarytos iš elastingų skersinių polimerų. Jie pasiekia aukštus T formos lenkimo įvertinimus ( ≤ 1T-2T ), todėl aliuminio lakštų žaliavos gali būti perforuojamos CNC perforavimo būdu ir formuojamos ritinėliai be dažų įtrūkimų, sluoksniavimosi ar dilimo.

3 klausimas: kaip ritinėliais padengti lakštai apsaugo nuo dujų išsiskyrimo vakuuminėje erdvėje?

A: Nepertraukiamo ritinio dengimo linijose naudojamos aukštos temperatūros flotacinės krosnys, kurios užtikrina 100 %  visišką terminį kietėjimą ir tirpiklio pašalinimą. Taip gaunamos neakytos dangos, atitinkančios griežtus ASTM E595 aviacijos ir erdvės išmetamųjų dujų reikalavimus.

4 klausimas: kodėl atominio deguonies (AO) apsauga yra labai svarbi ritininiu būdu padengtoms LEO palydovinėms plokštėms?

A: Atominis deguonis žemoje Žemės orbitoje ( 200–1000 km ) agresyviai ardo organinius polimerus ir neapdorotus metalus. Ritininiu būdu padengtos apsauginės siloksano arba neorganinės dangos sudaro tankų oksido barjerą, kuris sustabdo atominio deguonies skaidymą per daugelį orbitinių operacijų.

5 klausimas: kokios apsauginės pakuotės reikia norint gabenti aviacijos ir kosmoso klasės dengtas ritinius tarptautiniu mastu?

A: Iš anksto padengtos aliuminio ritės yra laminuotos mažo lipnumo UV apsaugine PE plėvele, suvyniotos į drėgmei atsparią VCI antikorozinę barjerinę plėvelę su sausikliais, tvirtinamos ant tvirtų medinių slydimų ir siunčiamos nefumigacinėse dėžėse, nukreiptose į dangų, kad būtų išvengta transportavimo pažeidimų.

Išvada

Nurodant tikslumą ritinėliais padengtos aliuminio ritės, skirtos LEO palydovinės magistralės gamybai, sumažina paleidimo išlaidas, pagreitina žvaigždynų surinkimą ir garantuoja orbitos atsparumą aplinkai.

Norėdami optimizuoti medžiagų pasirinkimą savo komercinei palydovų gamybos programai:

Pasirinkite didelio stiprumo aviacijos ir kosmoso lydinius pagal apkrovos reikalavimus: Mandatas 6061-T6, skirtas bendros konstrukcijos važiuoklės plokštėms; nurodykite 2024-T3 arba 7075-T6 pirminėms laikančioms pertvaroms.

Nurodykite voleliu dengiamas mažai dujų išskiriančias dangas: reikalingos šiluminės kontrolės arba apsauginės dangos, sukurtos taip, kad atitiktų ASTM E595 vakuuminio išmetamųjų dujų standartus (TML < 0,10%, CVCM < 0,01 %).

Užtikrinti mažesnio mikrono storio ir briaunų įbrėžimų ribas: įpareigoti uždaro ciklo dangos storio kontrolę (≤ ± 3 %) ir šlyties kraštų atbrailos ribas, neviršijančias 5 % viso matuoklio, kad būtų išvengta konstrukcinių įtempių.