SLS系统构成及升级演变
运营战略
SLS计划运营战略主要包括:可负担战略、精益跨计划“回归”战略、跨程序预测操作分析技术和跨程序技术集成模型。可负担战略中主要利用了精益管理和制造技术、有效利用策略等。
精益管理和制造技术即根据用户需求定义企业生产价值,按照价值流组织全部生产活动,以最小资源投入,创造出尽可能多的价值。SLS计划在构型升级的设计中实施了安全、经济的原则,同时确保整个生命周期的可持续性。在关键部件开发上,SLS计划从航天飞机、星座和“改进型一次性运载火箭”(EELV)计划中获得了充足的现有硬件和基础设施,与其主要承包商协调,采用精益管理和制造技术来提高效率,降低成本和生产时间。
SLS计划使用的RS-25核心级发动机
有效利用策略即利用现有的基础设施来降低成本和进度。该计划使用先前遗留的制造设施、试验台和其他设施来设计、制造和测试各核心部件。SLS芯级结构的直径与航天飞机外部油箱相同,因此SLS计划可以利用路易斯安那州新奥尔良的米丘德装配厂(MAF)已有的大部分制造基础设施。由于肯尼迪航天中心(KSC)现有垂直装配大楼的尺寸受限于飞行器高度,运载火箭在移动发射器上的集成将在推出到发射台之前进行。该计划还使用马歇尔航天中心(MSFC)的系统集成测试设施来开发、测试和验证集成的飞行器航空电子系统。
SLS运载火箭发射台示意图
精益跨计划“回归”战略即SLS计划与地面系统开发和运营(GSDO)计划进行信息互联,以实现可承受性目标。GSDO计划负责在整个设计和制造阶段开发航天器程序和完善发射基础设施,以确保在可持续的生命周期内有效整合资源。SLS和GSDO计划实施信息互联策略,以便简化硬件开发和地面处理活动。具体措施包括:
跨程序预测操作分析技术主要包括离散事件仿真技术(DES)、技术性能测量(TPM)、设计可视化技术和价值流图技术(VSM)。
离散事件仿真(DES)是GSDO和SLS用于规划操作、提高可操作性、比较系统设计备选方案和验证要求的几种分析方法之一。DES是一种基于计算机的统计抽样方法,可帮助在地面运营计划方面做出更明智的决策。GSDO计划利用DES预测实际处理时间表,其中包括常见原因可变性,前期程序延迟和技术研究不确定性等风险因素。通过量化风险,GSDO可以对SLS和猎户座所需的资金水平做出明智的决策。DES模型大量利用历史NASA处理文档和行业标准来创建地面处理能力和预期处理问题的整体图像。生成的数据直接用于创建预算估算和时间表。
技术性能测量(TPM)提供例如在指定置信水平内在30天发射窗口上发射飞行器的概率。TPM被分解为一组可靠性目标,每个GSDO子系统必须满足这些目标。例如,发射台的液氢储存和装载子系统必须满足初始发射试验的可靠性目标。可靠性专家与子系统设计团队合作,使用可靠性框图构建统计可靠性模型。在每个主要子系统设计里程碑中,可靠性团队为子系统提供可靠性估计,识别主要子系统可靠性驱动因素,并提供改善系统可靠性的建议。
设计可视化用于执行干扰分析、分析操作概念图、支持行业研究和开发GOPD序列。通过直接导入工程模型和激光扫描主要现有资产,GSDO能够在新硬件投入制造之前在三维环境中建模操作。这是在设计过程早期提供反馈的重要工具,以确保计划能够实现其运营目标,并避免在生命周期后期的变化浪费资金。该计划甚至设立了检查点,其中主要设计被虚拟地集成,并提供有关潜在问题的反馈。