在短时间内用Aevum的Ravn X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，你必须在未来几个月或几年内发射的火箭上找到一个位置。

Aevum, Inc.的成员Ansys启动程序美国计划用低地球轨道自主运输服务来改变这一切，这种服务可以在短短三小时内准备好起飞。

Aevum的创始人兼首席执行官Jay Skylus意识到，没有办法快速响应供应需求，以应对地球上遥远的地方发生的自然灾害，也没有办法快速部署监视卫星，以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，等待数月或数年才能搭上预定的火箭根本不够快。

很明显，进入太空的限制阻碍了可以挽救数百万人生命的技术的发展。在一定程度上，由于有一个在军队服役的兄弟，斯基勒斯决定在2016年成立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已经被美国太空部队选择用于其敏捷小型发射操作规范45 (ASLON 45)任务。ASLON 45被设计为响应发射的基石，要求将多个3U和更大的美国政府立方体卫星以45度倾角发射到近地轨道。Ravn X被设计为在180分钟内从最初的发射订单发射。

Skylus很早就意识到需要通过仿真来设计他心目中的系统，他通过Ansys的精英渠道合作伙伴Simutech发现了Ansys Startup Program，这使得Ansys仿真软件能够以极低的价格提供给初创公司。

Aevum总工程师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非常有帮助。“如果没有Ansys Startup Program，我们不可能做到这一点。”

自主无人机只是一个由三部分组成的系统的第一阶段。它下面携带一枚两级火箭。

是飞机，是火箭，两者都有

Ravn X自动驾驶无人机看起来像一架飞机，它可以像飞机一样从短至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。

但这架自主无人机只是一个由三部分组成的系统的第一阶段。它的底部携带一枚两级火箭，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，火箭就会在空中启动。火箭脱落并点燃第二级的煤油-液氧发动机，而100%可重复使用的无人机飞回着陆跑道并停放在机库中，准备重新使用。

第二级加速火箭，然后第三级携带卫星或其他有效载荷，与第二级分离，并点燃发动机以达到逃逸速度(超过17,000英里/小时)，将有效载荷送入近地轨道。第三级可能包含一个货运模块，携带264架小型无人机，为地球上的受灾地区提供个性化的急需物资。

乌鸦X的设计

Aevum的设计方案从一开始就包括最小化风险、最大化飞行效率和不留下太空垃圾。

“通过自动操作，人类的生命不会受到威胁，”米海说。“火箭发动机的点火和实际的火箭飞行发生在远离人类的地方，不像传统的火箭从陆地上的发射台发射。”而且，如果太空中出现问题，船上也没有人会有危险。

此外，通过将人类飞行员从发射方程中移除，Aevum可以充分利用物理定律，设计出最佳效率的Ravn X，其中包括显著节省燃料。与其他水平发射不同的是，Ravn X的作用就像运载工具一样，它是真正的第一级，为火箭的动力贡献delta V。V是初始速度和最终在轨速度之差。

Ravn X目前是亚音速的，尽管未来有超音速选项的计划。最后，Aevum决心成为低地球轨道环境的管家。

“我们的最终目标是乌鸦X的每个系统都可以重复使用，”米哈伊说。目前，第一级无人机是100%可重复使用的，火箭的两级被设计为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，这么多的公司和这么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保持干净，尽可能地干净。空间是无限的，但近地轨道不是。

模拟空间解决方案

设计多级火箭初期的一个主要挑战是确定不同阶段的质量分数。我们的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之比。

“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局和纤维方向。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车辆中承受必要的结构重量。”

在研究复合材料时，他使用了Ansys机械ACP预post预测复合材料不同失效准则下的裕度。

“使用Tsai-Wu相互作用常数在Ansys机械中很容易，”他说。“与我使用过的其他模拟产品相比，设置具有压力场或任何其他描述负载的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还使用了机械设计Marman夹具，它将两个圆柱形物体端对端地固定在一起。一般来说，一个马曼钳由一个圆形带与内部的v形槽。张力应用于带螺纹螺栓和螺母连接到带的两端。Mihai表示，设计工作“通常非常繁琐”，但他利用有限元分析快速轻松地得到了结果。

他说:“我的大部分经验都是做机械模拟，然后用手工计算来验证。”“如果你得到类似的结果，人们就会对结果充满信心，高层管理人员就会更容易说‘继续构建原型并运行测试’。通过Ansys模拟，我得到的结果相关度一直在5%以内。”

Mihai和他在Aevum的同事们有自己的工作要做。从2020年12月在网上发布Ravn X，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，这是一个快速的周转时间。但提供快速周转是Ravn X和Ansys模拟的目的。

了解更多关于Ansys启动程序的信息ansys.com/startups。