Погонски систем свемирске летелице је поуздан само колико и цев која носи погонско гориво. Напојни водови раде под вакуумом или унутар одељења под притиском, морају да преживе вибрације и акустичко оптерећење приликом лансирања, а затим раде у нултом стању гравитације где понашањем флуида доминирају површинска напетост и капиларне силе. Цев од легуре одабрана за ову функцију мора да комбинује малу масу са хемијском компатибилношћу према оксиданту и гориву, непропусност-непропусности током година складиштења и поуздано понашање у екстремном температурном опсегу.
Захтеви за материјале за системе за довод горива
Први услов је компатибилност. Хиперголичне комбинације засноване на хидразину или тетроксиду азота нападају многе уобичајене легуре и захтевају чисте, пасивизиране површине отпорне на корозију-, док криогена горива као што су течни кисеоник, течни водоник и течни метан захтевају материјале који своју жилавост одржавају на веома ниским температурама. Томе се додају ограничења масе, јер сваки килограм цевовода помера носивост, и оцена притиска, јер напојни водови виде притисак пуног резервоара плус водени чекић при активирању вентила.
Хемијска компатибилност са специфичним паром погонског горива и оксидатора.
Задржана жилавост од амбијенталне до криогене температуре.
Висок однос чврстоће{0}}према{1} тежине ради ограничавања масе конструкције.
Непропусни{0}} спојеви су квалификовани за трајање мисије.
Ниско испуштање гасова у вакууму, без испуштања честица у ток.
Опције легуре и спецификација
| Материјал | Типична спецификација | Зашто је изабран |
|---|---|---|
| Аустенитна нерђајућа цев од 304Л и 316Л | АСТМ А213, АСТМ А269 | Опште линије за напајање и притисак, добре криогене жилавости, лако заварене |
| Преципитацијски-каљени никл-гвожђе-легура хрома УНС Н07718 | АСТМ Б637, АСТМ Б670 | Висока чврстоћа са добром компатибилношћу са многим погонским горивом за складиштење |
| Никл-хром-молибден-легура ниобијума УНС Н06625 | АСТМ Б444, АСТМ Б705 | Отпорност на корозију у раду оксидатора и на повишеној температури |
| Никл-хром-легура гвожђа УНС Н06600 | АСТМ Б167, АСТМ Б163 | Издувни канали за врући гас и турбину око потисника |
| Легура титанијума 5. и 9. разреда | АСТМ Б338, АСТМ Б861 | Мала густина за масе{0}}критичне линије са не-медијима који не оксидирају |
| Цев од легуре алуминијума 6061 и 2219 | АСТМ Б241, АСТМ Б210 | Лагани водови ниског{0}}притиска где компатибилност дозвољава |
Распоред, спојеви и термички стрес
Термичка контракција криогеног напојног вода преко неколико метара је довољно велика да оштети круто усидрену прирубницу, тако да се отворе прекидају флексибилним елементима: формираним мехом, плетеним флексибилним цревима или намерном петљом за проширење. Рутирање је одабрано да минимизира тачке ограничења, а ослонци су дизајнирани да воде линију док дозвољавају аксијално померање. Свака промена пресека или правца се третира као концентрација напона и анализира замор на профилу термичког циклуса мисије.
Контрола чишћења, пасивизације и контаминације
Чистоћа је функционални захтев, а не завршни детаљ. Цеви и фитинзи за сервис оксидатора су одмашћени, кисели или електрополирани, пасивирани у складу са АСТМ А967, и коначно верификовани за заосталу контаминацију коришћењем метода описаних у АСТМ Г93. Компоненте се затим пакују и запечаћују, а монтажа се врши уз чисто руковање како би се спречило да честице или остаци угљоводоника стигну до седишта вентила и отвора ињектора.
Квалификационо и пријемно тестирање
Типична квалификација склопа за напајање погона укључује пробни тест притиска при вишеструком максималном радном притиску, испитивање цурења хелијум масе-спектрометра за сваки спој, радиографско испитивање или испитивање пенетрације боје орбиталних заварених спојева, верификацију протока и пада притиска, тестирање вибрација које репродукује окружење за лансирање и које демонстрира тестирање перформанси простора у термичком вакууму у окружењу. Критеријуми прихватања и документација се договарају са наручиоцем у фази прегледа пројекта.
ФАК
П: Које легуре одговарају линијама за напајање хиперголичним погонским горивом?
Пасивирани аустенитни нерђајући челик и легуре на бази никла{0}} као што су УНС Н07718 или УНС Н06625 се широко користе, подлежу процени компатибилности за одређени пар горива и оксидатора и радној температури сваке линије.
П: Зашто се титанијум користи у цевима свемирских летелица?
Титанијум нуди висок однос чврстоће-према-тежини и добру отпорност на многе медије, што га чини привлачним за-критичне линије. Не сме се користити са јаким оксидантима као што је течни кисеоник без посебне процене компатибилности.
П: Како се контролишу топлотни напони у криогеном доводу?
Флексибилни мехови и плетена црева апсорбују контракцију, усмеравање је уређено тако да минимализује ограничења, а ослонци омогућавају аксијално померање линије док се и даље одупиру вибрацијама приликом покретања.
П: Који тестови показују да је линија за напајање{0}}непропусна?
Сваки спој је доказан тестом цурења хелијум масеним{0}}спектрометром након пробног теста притиска, а завршени склоп се поново-верификује након излагања вибрацијама и термичком вакууму.
П: Да ли нулта гравитација мења дизајн цеви?
Да. Без узгона, гас и течност се раздвајају према површинском напону и капиларним ефектима, тако да су водови димензионисани и усмерени тако да се пуњење, дренирање и таложење погонског горива понашају предвидљиво.
