用Aevum的Ravn X在短时间内到达近地轨道

Aevum Ravn X自动运载火箭

太空任务通常需要很长的准备时间。如果你想将有效载荷发射到近地轨道，你必须在火箭上找到一个在未来几个月或几年内发射的位置。

Aevum, Inc.的成员Ansys启动程序该公司计划通过低地球轨道自动运输服务改变这一切，该服务可以在短短3小时内准备好起飞。

Aevum的创始人兼首席执行官Jay Skylus意识到，没有办法快速应对地球上遥远地方的自然灾害，也没有办法快速部署一颗监测卫星来更好地了解全球任何地方的军事局势的危险。在这些情况下，等待几个月或几年搭上预定的火箭根本不够快。

很明显，有限的空间使用限制了可以挽救数百万人生命的技术。Skylus在军队有一个兄弟，在一定程度上受到了激励，他决定在2016年创立Aevum，使太空进入民主化。四年后的2020年12月3日，Aevum推出了世界上最大的无人机(按重量计算)，即Ravn X自动运载火箭。Aevum已被美国太空部队选中执行其敏捷小型发射操作正常化器45 (ASLON 45)任务。ASLON 45被设计为响应式发射的基石，要求以45度倾角将多颗3U或更大的美国政府立方体卫星发射到近地轨道。乌鸦X的设计从最初的订单到发射，最短可达180分钟。

Skylus很早就意识到设计他所设想的系统需要仿真，他通过Ansys的精英频道合作伙伴Simutech发现了Ansys启动计划，该计划为初创公司提供Ansys仿真软件，价格仅为列表价格的一小部分。

Aevum首席工程师Ovidiu Mihai表示:“能够使用Ansys仿真软件生成分析结果，以证明Ravn X不同组件的安全边际是非常有用的。“如果没有Ansys启动计划，我们不可能做到这一点。”

自动驾驶无人机只是一个由三部分组成的系统的第一阶段。它下面有一个两级火箭。

它是一架飞机，它是一枚火箭，两者兼而有之

Ravn X自动无人机看起来像一架飞机，它可以在短至1英里长的跑道上起飞。它可以在地球上的许多地方发射和降落，包括灾难现场或战区附近的农民田地，这使得它可以在任何需要帮助的地方快速部署。

但这架自动无人机只是三部分系统的第一阶段。它下面装有一枚两级火箭，当无人机在大约6万英尺的高度达到大约650英里/小时的速度时，火箭在空中被激活。火箭下落并点燃第二级的煤油液氧发动机，同时这架100%可重复使用的无人机飞回着陆跑道，停在机库中，准备重复使用。

第二级火箭加速，然后第三级运载卫星或其他有效载荷，与第二级火箭分离，并启动发动机以达到逃逸速度(超过17000英里/小时)，将有效载荷送入近地轨道。第三级可能包含一个装载264架小型无人机的货舱，用于向地球上的受灾地区个性化运送急需的物资。

设计raven X

Aevum的设计方案从一开始就包括最小化风险，最大限度地提高飞行效率，不留下任何太空垃圾。

Mihai说:“通过自动操作，不会危及人类生命。”“火箭发动机的点火和火箭的实际飞行都发生在远离人类的地方，不像传统火箭从陆地上的发射台发射。”如果太空中出现问题，飞船上没有人可能会有危险。

此外，通过从发射方程中去除人类飞行员，Aevum可以充分利用物理定律，并设计了最佳效率的Ravn X，其中包括显著节省燃料。与其他水平发射不同，在其他水平发射中，飞机就像运载工具一样，raven X是真正的第一级，为火箭的动量贡献delta V。V是初始速度和最终在轨速度之差。

《乌鸦X》目前是亚音速的，尽管未来有超音速选择的计划。最后，Aevum决心成为近地轨道环境的管理者。

Mihai说:“我们的最终目标是Ravn X的每个系统都可以重复使用。”目前，第一级无人机是100%可重复使用的，而火箭的两级被设计成在重新进入地球大气层时燃烧。他补充说:“我们意识到我们今天作为一个星球所面临的挑战，如此多的公司和如此多的人在发射卫星和发射有效载荷。”“我们希望让近地轨道空间尽可能干净。太空是无限的，但近地轨道不是。

模拟空间解决方案

设计多级火箭最初的一个主要挑战是确定不同级的质量分数。目标是使质量分数最大化，也就是有效载荷质量与飞行器总质量的比值。

“确定最佳质量分数一直是一个挑战，”Mihai说。“我们研究由非常先进的复合材料制成的结构。我们努力优化所有结构部件的纤维布置和纤维方向。显然，我们不能只使用复合材料，我们也会有一些金属结构，但即使这样，总有一种方法可以确保我们只在飞行器上携带必要的结构重量。”

在研究复合材料时，他使用了Ansys机械ACP预贴预测复合材料不同失效准则的裕度。

“在Ansys Mechanical中使用Tsai-Wu相互作用常数很容易，”他说。“与我使用过的其他模拟产品相比，使用压力场或任何其他描述的负载设置外部数据云点非常简单。”他还使用模拟来确定赫兹接触应力，这是当两个曲面接触并在施加的载荷下轻微变形时产生的局部应力。

Mihai还利用Mechanical设计了Marman夹具，该夹具通过环形夹具将两个圆柱形物体端到端固定在一起。一般来说，马曼夹由一个内部v形槽的圆形带组成。张力应用到带螺纹螺栓和螺母连接到带的两端。Mihai将设计工作描述为“通常非常乏味”，但他使用有限元分析快速而轻松地得到了结果。

他说:“我的大部分经验都是做机械模拟，并用手工计算来检查它们。”“如果你得到了类似的结果，人们就会对结果充满信心，高层管理人员就会更容易说‘继续构建原型并进行测试。’通过Ansys模拟，我得到的结果相关性一直在5%以内。”

Mihai和他在Aevum的同事们面临着艰巨的任务。从2020年12月Ravn X在网上公布，到2021年5月4日授予其技术专利，再到2022年计划的首次商业任务，周转时间非常短。但提供快速周转是Ravn X -和Ansys模拟-构建的目的。

了解有关Ansys启动程序的更多信息ansys.com/startups．