Kompozytowe zbiorniki dla rakiety SLS

Aviation Week opublikował dość ciekawy artykuł o stanie prac nad kompozytowymi zbiornikami dla rakiety SLS. Okazuje się że poza Boeingiem pracuje nad tym także Lockheed-Martin. Najważniejszym problemem jaki próbują rozwiązać obie firmy jest możliwość produkcji zbiorników bez użycia autoklawu. Autoklaw do którego zmieścił by się zbiornik do SLS musiał by być olbrzymi i jego budowa kosztowała by zdecydowanie za dużo (choć jednak nadal jest to brane pod uwagę jeżeli nie uda się rozwiązać tego problemu). 
Ciekawym odkryciem jest to że daje się uzyskać wystarczająco sztywne kawałki kompozytów używając jedynie temperatury do ich utwardzania. Jednakże żeby to osiągnąć, materiał musi mieć wolne brzegi, którymi mogą uciec gazy powstałe w czasie procesu. Niestety nie jest to możliwe w przypadku kompozytowego zbiornika, który nie ma brzegów. Dlatego proces utwardzania jest dużo trudniejszy – gazy muszą się przedostać przez warstwy żywicy i materiałów.
Lockheed-Martin testuje zbiorniki kompozytowe do przyszłych wersji rakiet pomocniczych dla SLS’a – zakłada się że takie rakiety, korzystające z kerozyny i ciekłego tlenu i używające kompozytowych zbiorników były by w stanie zwiększyć nośność rakiety do 130 ton które zażyczył sobie kongres. Czytelnicy pewnie pamiętają że NASA nie do końca poważnie planuje takie rozwiązanie – przygotowana dla SLS’a platforma startowa została zbudowana tak że nie ma możliwości użycia rakiet bocznych na paliwo ciekłe a do tego prowadzone są prace nad rakietami na paliwo stałe używającymi kompozytowych osłon, co pozwoli zwiększyć nośność do 105 ton. Do tego żadna z planowanych misji NASA nie wymaga 130 tonowej nośności i dlatego też prace nad tym rozwiązaniem są dość powolne.
Testowy zbiornik ze zdjęcia powstał bez użycia autoklawu, ale szef projektu mówi że gdyby miał planować produkcję seryjną tych zbiorników, to jednak wybrał by opcję z budową olbrzymiego autoklawu. Obecnie jedyną firmą posiadającą wystarczająco duże autoklawy by móc zbudować zmniejszone prototypy zbiorników jest Northrop-Grumman – powstały one w czasie gdy firma budowała bombowiec B-2 i są obecnie w użyciu do jakichś niesprecyzowanych, super-tajnych projektów. Ciekawostką jest to, że te autoklawy są także używane do budowy prototypowego pojazdu XS-1 na zlecenie DARPA.
Naprawianie uszkodzeń takich zbiorników jest relatywnie proste, jednak same zbiorniki muszą być bardzo dobrze zaprojektowane od samego początku, jako że nie da się ich w razie czego „wzmocnić”. Dlatego Northrop-Grumman zbudował próbny zbiornik (ten na zdjęciu) i planuje go testować korzystając z ciekłego azotu (tańszy i bezpieczniejszy niż tlen) oraz ropy (tańsza niż kerozyna). Zbiornik ma wspólną ściankę między kerozyną a ciekłym tlenem co dodatkowo ma pozwolić na zmniejszenie masy, jednak zaprojektowanie tejże było bardzo trudne z uwagi na zmiany sił jakie na niej występują w czasie lotu, gdy zużywa się paliwo. Zbiornik będzie testowany za pomocą siłowników hydraulicznych trzęsących nim tak by wytworzyć chwilowe siły podobne do tego co prawdziwy zbiornik by odczuwał w czasie lotu. Informacje zebrane w tych testach wrócą do NASA i będą dostępne dla wszystkich firm biorących udział w przyszłych przetargach na nową rakietę. 
NASA chciała by żeby maszyny do produkcji zbiornika były „przenośne” – żeby można było produkować zbiorniki w KSC zamiast gdzieś w Alabamie – uprościło by to logistykę i zmniejszyło koszty. 
Marek Cyzio Opublikowane przez: