Superbolt® 助力NASA猎户座发射台逃逸系统首次测试成功

2010年5月6日,美国国家航空航天局(NASA)在新墨西哥州白沙导弹试验场成功实施了"猎户座"发射台逃逸系统首次飞行测试。这项关键试验验证了"猎户座"飞船具备在发射台执行紧急逃逸的能力——这是保障宇航员安全的重要技术保障。在成功背后,先进的工程技术和创新型紧固解决方案为任务实施发挥了关键支撑作用。其中,Superbolt®多顶推螺栓预紧器作为一项突破性技术,其表现尤为突出。

工程挑战

“猎户座发射台逃逸-1号测试”(Orion Pad Abort-1 test)要求将全尺寸乘员舱(直径4.8米,重8200公斤)与其发射逃逸系统(LAS)实现快速分离。该分离过程需在极端环境下实现快速响应并确保安全。NASA工程师在研发过程中面临多项技术挑战,主要包括:

  • 冲击环境界定
  • 安装复杂性管控
  • 实现快速可靠分离
  • 验证载荷路径
  • 应对设计载荷增加

 

针对这些问题,NASA设计了一套保持与释放(R&R)机构,在发射中止系统与乘员舱模拟器之间设置了六个结构连接点。每个连接点均包含:

  • 预加载张力拉杆
  • Superbolt扭矩螺母
  • 分离式螺母(专为在分离时断裂而设计)

 

飞行过程中,分离式螺母通过火工分离装置起爆分裂,使乘员舱与发射逃逸系统LAS实现彻底分离。该过程产生高强度冲击载荷,需对其进行精确测量和有效控制,以保护周边关键设备。洛克希德·马丁(Lockheed Martin)测试团队记录的冲击环境数据显示:在100Hz频点处,实际冲击环境比预测值低90%——这一显著成果为设计方案的有效性提供了重要验证。


选用Superbolt的优势

NASA 选择Superbolt扭矩螺母进行本次测试基于以下关键考量:

 

  • 预紧力持久稳定: 实验室测试表明,30天内预紧力仅衰减4%,且首次24小时内衰减量控制在2.5%
  • 能量传递高效: 在分离阶段,50-75%的应变能可转化为动能
  • 载荷控制精确: 发射台完成堆叠后,通过各张力拉杆装配的应变片,可确保施加纯粹的拉伸载荷

尽管面临数据采集易受温度影响、应变片偶发故障等挑战,Superbolt始终保持着稳定可靠的性能表现。

 

超越乘员舱:前舱盖分离

用于保护降落伞及其他硬件设备的前舱盖,同样需要在测试中确保彻底分离。该目标通过另一套R&R机构达成,该机构装有三枚预紧分离螺栓与三个抛离推进器。

这些推进器将重达84公斤的前舱盖推离乘员舱。尽管面临复杂的载荷与结构挑战,全尺寸地面测试仍证实其实现了近乎笔直的成功分离。

LAS系统与FBC系统均采用拉线式电气连接器,并通过了远超制造商建议标准的严苛工况测试,验证了其在极端环境下的稳定运行能力。

 

结论

NASA"猎户座"飞船发射逃逸系统首次测试是航天安全领域的一项里程碑成就,而Superbolt在其中发挥了关键作用。通过采用Superbolt扭矩螺母,工程师在极端工况下实现了更优的操控性能、运行可靠性与系统效能。无论是在航空航天、船舶制造还是重型工业领域,该产品持续在任务关键型应用中体现其核心价值。