Ariane 6: Độ chính xác cất cánh

Vào ngày 9 tháng 7 năm 2024, đã đến lúc: Tên lửa Ariane 6 mới được phóng thành công từ “cảng vũ trụ” Kourou ở Guiana thuộc Pháp và hoàn thành nhiệm vụ đặt nhiều vệ tinh lên quỹ đạo cho mục đích nghiên cứu. ArianeGroup đã phát triển phương tiện phóng hạng nặng dài 62 mét Ariane 6 thay mặt cho Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA). Điều này đảm bảo quyền truy cập độc lập của châu Âu vào không gian.

Sau lần phóng đầu tiên, phương tiện phóng Ariane tiếp theo đã bay vào vũ trụ vào tháng 3 năm 2025. Đối với điều này, nó cần hơn 140 tấn nhiên liệu từ hydro và oxy. Phần dưới và trên cùng của bốn thùng nhiên liệu được hình thành bởi cái gọi là các phân đoạn mái vòm được làm từ hợp kim nhôm được sản xuất đặc biệt cho mục đích này. Các thành phần hình vòm này là một trong những bộ phận chịu áp lực nặng nề nhất của tên lửa và bao gồm một số tấm hàn. Để các thành phần chịu được tải trọng cao trong chuyến bay ngắn vào không gian, chúng phải chính xác về kích thước và không có vết nứt và ứng suất dư trước khi hàn. Điều này đạt được thông qua cái gọi là “tạo hình peen” hoặc shot peening. Trong quá trình tạo hình này, một thành phần - tương tự như rèn cổ điển - được định hình thông qua bắn phá mạnh mẽ với các quả bóng thép có kích thước khác nhau.

Alexander Hoschka, giám đốc dự án tại MT Aerospace giải thích: “Các quả bóng được bắn chính xác và với số lượng xác định chính xác lên thành phần bằng khí nén. Nghệ thuật là kiểm soát tất cả các thông số quá trình như tốc độ dòng chảy, áp suất quá trình, vận tốc bóng và hướng dẫn vòi dọc theo phôi. Vì quá trình tạo hình tiến triển với việc nổ mìn có mục tiêu nhiều hơn, các robot phải di chuyển vụ nổ ra khỏi và trở lại bề mặt phôi trong vòng 0,1 giây. Một hệ thống định lượng được cấp bằng sáng chế điều chỉnh tốc độ dòng chảy của các quả bóng. Nó được thiết kế cho tốc độ dòng chảy lên đến 30 kg/phút và năm đường kính bóng khác nhau lên đến 10 mm có thể được xử lý mà không cần thay đổi. Điều quan trọng là phải loại bỏ ngay các quả bóng bị hỏng hoặc có thể là các bộ phận lạ như ốc vít khỏi quá trình, vì nếu không chúng có thể dẫn đến thiệt hại không thể khắc phục cho bộ phận tên lửa.

Quá trình đặc biệt này được phát triển bởi MT Aerospace. Công ty hàng đầu về công nghệ cho các cấu trúc nhẹ làm từ kim loại và vật liệu composite sản xuất các phân đoạn mái vòm ở Augsburg, Bavaria. Hoschka tiết lộ: “Hệ thống này là duy nhất trên toàn thế giới. “Chúng tôi đặc biệt đã đưa nhiều đối tác khác nhau lên tàu cho nhiệm vụ này.” Công ty công nghệ xử lý nổ Sentenso được giao nhiệm vụ chế tạo một máy thử nghiệm để phát triển quy trình làm sạch. Chuyên gia dữ liệu Nebumind đã sử dụng những hiểu biết thu được để triển khai các thuật toán tinh vi để tự động tạo các chương trình peening và giám sát quá trình. Song song đó, nhà sản xuất máy Freymatic, phối hợp chặt chẽ với MT Aerospace và TBM Automation, đã phát triển và xây dựng hệ thống bắn tỉa bao gồm xử lý các bộ phận.

Công ty tự động hóa TBM Automation chịu trách nhiệm về trung tâm của hệ thống, quy trình định lượng đòi hỏi khắt khe của các quả bóng. Giám đốc điều hành Silvester Tribus giải thích: “Chúng tôi phải đảm bảo rằng hệ thống luôn cung cấp lượng bóng phù hợp với tốc độ phù hợp trong các vòi phun. Ngoài ra, các quả bóng được tái sử dụng và phải được tự động sắp xếp cho phù hợp.” Để tích hợp những chức năng này và nhiều chức năng khác như hệ thống vận chuyển phức tạp, cơ chế bảo vệ, loại bỏ các quả bóng bị lỗi và hai robot vào hệ thống, công ty từ Thung lũng Rhine sử dụng các thành phần khác nhau của Siemens. Bốn bộ điều khiển Simatic với các thiết bị ngoại vi khác nhau đang hoạt động trong hệ thống. Hệ thống đo lường và cân của Siwarex theo dõi chính xác số lượng quả bóng. Hơn nữa, 16 ổ đĩa G120, một số HMI, hệ thống RFID và bộ nguồn Sitop liên tục đảm bảo hoạt động trơn tru.

Các bộ điều khiển và robot cung cấp dữ liệu của họ thông qua kết nối OPC-UA đến máy tính cạnh. Điều này làm cho tất cả dữ liệu quy trình của hệ thống có sẵn để đánh giá và chỉnh sửa chương trình được hỗ trợ AI. Các chuyên gia TBM đã triển khai hoàn toàn tự động hóa trong TIA Portal. “Nền tảng này cho phép lập trình, cấu hình và giám sát các hệ thống tự động hóa thoải mái. Nó không thể thiếu trong công việc hàng ngày của chúng tôi. Chúng tôi có bốn lập trình viên TIA được chứng nhận làm việc cho chúng tôi”, Hubert Mathis, giám đốc dự án phần cứng tại TBM cho biết. TBM Automation là một trong những Đối tác Giải pháp của Siemens từ năm 2012, những người có chuyên môn và kinh nghiệm vững chắc trong việc sử dụng các công nghệ và sản phẩm của Siemens.

Các thành phần được kiểm tra kỹ lưỡng sau khi sản xuất. Để có thể chứng minh chất lượng của chúng một cách liền mạch bất cứ lúc nào, một cặp đôi kỹ thuật số của mỗi phân đoạn mái vòm được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu do Nebumind phát triển. Nó chứa dữ liệu đo lường từ vô số cảm biến được cài đặt trong máy và cung cấp thông tin về tất cả các vị trí trục của robot. Nếu sự mâu thuẫn xảy ra trong quá trình kiểm soát chất lượng bên ngoài, tất cả các quy trình có thể được theo dõi chính xác. Lượng dữ liệu lớn cũng sẽ cung cấp thông tin có giá trị cho sự phát triển của các loại sản phẩm trong tương lai.

Chẳng mấy chốc, tên lửa Ariane 6 tiếp theo sẽ rời khỏi Trái đất và thực hiện các dịch vụ của nó trong không gian. Nhiều nhiệm vụ không gian khác sẽ tiếp theo. Nhu cầu về hệ thống phóng tên lửa hiện đang cao, cả trong số các khách hàng tổ chức và thương mại của MT Aerospace, Hoschka tiết lộ: “Chúng tôi tự hào về dự án thành công đã thực sự khởi đầu nhờ sự hợp tác thân thiện với đổi mới của tất cả các bên liên quan.”