Os propulsores de foguete sólido GEM 63XL da Northrop Grumman serão os motores de segmento único mais longos já voados

A engenharia digital e as tecnologias avançadas estão a desbloquear novas oportunidades e a acelerar o crescimento na indústria de lançamentos espaciais em rápida evolução.

Usando realidade virtual e designs monolíticos, ou seja, fabricados e fundidos como uma única peça, o propulsor de foguete sólido (SRB) de 63 polegadas de diâmetro e comprimento estendido Graphite Epoxy Motor (GEM 63XL) da Northrop Grumman fará sua estreia, apoiando o vôo inaugural do United Launch Foguete Vulcan Centaur da Alliance (ULA) em 8 de janeiro.

Com mais de 72 pés de comprimento, o GEM 63XL é o maior SRB monolítico já produzido para voo, uma designação anteriormente detida por seu antecessor, o GEM 63 de 66 pés de comprimento e 63 polegadas de diâmetro.

Fabricar e fundir o GEM 63XL como uma peça única torna os motores mais confiáveis ​​e eficientes, reduzindo juntas, ferragens e massa total. Isto é crucial para um SRB deste comprimento, que pode fornecer mais de 463.000 libras de empuxo para melhorar as capacidades dos foguetes que lançam as cargas úteis mais críticas do país.

Engenharia pioneira com realidade virtual

Se uma imagem vale mais que mil palavras, a realidade virtual vale mais que mil imagens.

Para ultrapassar os limites do possível, a equipe procurou identificar o que poderia ser alcançado usando a realidade virtual para construir a próxima geração de boosters. O GEM 63XL de quinta geração se beneficia de projetos e componentes comprovados em voo, avançando o legado GEM de capacidades crescentes.

Usando realidade virtual, as equipes de design e engenharia do GEM foram imersas em ambientes virtuais de 360 ​​graus para observar e testar propulsores em tamanho real. Em minutos, os engenheiros criaram renderizações 3D de design auxiliado por computador (CAD), colocaram fones de ouvido e examinaram minuciosamente um modelo em escala real para validar o projeto antes do início da fabricação.

“Você acha que vê tudo em CAD, mas há restrições ao visualizar um projeto bidimensional”, disse Kevin Foster, engenheiro-chefe, GEM 63/63XL, sistemas de propulsão, Northrop Grumman. “Somos capazes de identificar possíveis problemas e fazer ajustes no projeto antes do início da produção, o que nos economiza tempo vital e reduz custos.”

Excelência em Fabricação

Construir GEM 63XLs de forma monolítica, em vez de segmentada, proporciona vários benefícios de eficiência, incluindo:

• Redução do hardware e da massa total, para permitir uma maior relação impulso-peso;
• Redução das operações de manuseio e montagem de motores;
• Redução de interfaces conjuntas de campo e suporte de montagem no local de lançamento;
• Simplificando o acoplamento do booster ao veículo principal;
• Permitindo agendamento rápido da cadência de lançamento, reduzindo juntas e possíveis pontos de falha.

Até seis SRBs GEM 63XL podem ser integrados ao foguete Vulcan. Juntos, com o par de motores BE-4, poderosos motores a gás natural liquefeito que servem como motor principal de propulsão do foguete fornecem mais de 3,3 milhões de libras de empuxo para elevar as cargas úteis dos clientes às órbitas desejadas.

“Motores de foguete maiores e mais capazes, incluindo veículos que suportam missões de compartilhamento de viagens, são resultado da necessidade do cliente de colocar cargas maiores e mais avançadas no espaço”, disse Robert Gonzalez, diretor sênior do programa, sistemas de propulsão, Northrop Grumman.

Os motores GEM têm mais recursos, incluindo seu design e construção dos motores para serem enviados diretamente para a plataforma de lançamento com pouca necessidade de montagem.

Desde a fabricação e processamento do booster até seu desempenho geral, a eficiência da abordagem monolítica apoia os objetivos do cliente e proporciona benefícios significativos, incluindo um booster mais leve, mais econômico e poderoso.

Inclinando-se para frente

A Northrop Grumman continua a investir em instalações atualizadas para apoiar a produção desses motores pioneiros.  

O comprimento único do GEM 63XL exigia que os edifícios, incluindo as instalações de fundição de propelente de motor de foguete, infraestrutura e células de trabalho, fossem renovados em 2015. A profundidade dos poços de fundição existentes foi aumentada em 20 pés para acomodar os motores GEM e foi modificada para incluir dois portas para propelente a serem adicionadas a duas caixas de motor de foguete enquanto se usa um poço. Esse processo, conhecido como fundição dupla, melhora a eficiência, traz economia de custos e aumenta a produção.

A Northrop Grumman recebeu um novo contrato ULA em 2022 para aumentar a produção de seus motores GEM, quase quadruplicando as taxas de produção anteriores até o final da década e exigindo maior expansão de suas instalações de fabricação de motores de foguete sólidos .

A expansão inclui novas instalações de última geração, modernização de instalações existentes, aquisição de equipamentos de fabricação de última geração e outros equipamentos de suporte para agilizar processos, melhorar a entrega de produtos e aumentar a capacidade e a produção.

“Embora muita coisa tenha evoluído – da tecnologia às instalações e ao próprio motor – na mais recente iteração do programa GEM, o legado de sucesso e foco no cliente permaneceu consistente”, disse Gonzalez. “Essa ênfase nunca mudará.”

Fonte e foto: Northrop Grumman

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