테스트를 통한 로켓 개발 효율성 혁신

​이륙

RFA(Rocket Factory Augsburg)는 2018년에 설립되었으며, 우주에서 수집한 데이터를 사용하여 지구를 더 잘 이해할 수 있도록 하여 지구에 도움이 되겠다는 비전을 가지고 있습니다. 더 나은 데이터를 통해 인류는 기후 변화를 보다 효과적으로 해결할 수 있고, 물류 경로를 최적화하고, 물과 비료를 관리하고, 글로벌 인터넷 및 재생 에너지 제어를 가능하게 하고, 산불 및 기타 환경 재해를 조기에 감지하고, 자율 주행 자동차를 더 우수하고 접근하기 쉬운 리얼타임 데이터로 연결할 수 있습니다.

RFA는 최대 1.3톤의 탑재량을 매우 정확하고 유연하며 저렴하게 궤도에 진입시키는 로켓인 RFA ONE을 사용하여 매주 위성을 낮은 지구 궤도에 발사할 수 있도록 함으로써 우주 접근을 민주화하고 발사 비용을 절감하는 것을 목표로 합니다.

RFA ONE 발사 장치는 중형 로켓입니다. 높이 30미터, 폭 2미터, 3단으로 구성되어 있으며 탱크는 스테인리스 스틸로 되어 있습니다. 총 10개의 Helix 엔진으로 구동되며 다른 발사체에 비해 3가지 주요 경쟁 우위를 갖고 있습니다.  

• 정확한 궤도 내 안착과 궤도 단을 통한 높은 수준의 임무 유연성을 제공하는 고객 중심 서비스
• 매우 경쟁력 있는 가격
• 우수한 단계적 연소 기술, 산업 자동화 및 저비용 구조

우주로 발사하는 것은 여전히 가장 위대한 엔지니어링 업적 중 하나입니다. 가장 혹독한 환경 조건이고, 모든 것이 완벽하게 작동해야 하며, 단 한 번의 기회만 허용됩니다. 따라서 RFA ONE과 RFA ONE의 수많은 시스템을 개발하는 데 매우 많은 노력이 필요하며 상당한 모델 및 제품 테스트가 필요합니다. RFA는 시뮬레이션보다는 테스트라는 철학을 따릅니다. RFA의 CEO인 슈테판 트웨라저(Stefan Tweraser) 박사는 이렇게 말합니다. “물론 시뮬레이션은 중요하지만 한계가 있습니다. 우리 시스템 같은 복잡한 시스템을 완벽하게 만들려면, 중요한 결정에 테스트 데이터가 필요합니다. NI의 소프트웨어 기반 솔루션은 우리 접근 방식에 필수적인 부분입니다.”

발사체 전반에 걸친 테스트 자산 재사용

RFA 테스트 엔지니어링 팀은 테스트 계측, 테스트 코드 모듈 및 데이터 분석을 포함한 핵심 테스트 기능을 설정하고 시작했습니다. 여기서부터 팀은 센서와 테스트 실행 시퀀스를 추가 또는 변경하거나 데이터 기록 방식을 수정하는 등 테스트 설정 또는 테스트 중인 시스템을 신속하게 며칠 또는 몇 시간 만에 조정할 수 있습니다. NI LabVIEW 및 CompactRIO/CompactDAQ 하드웨어와 소규모의 숙련된 LabVIEW 개발 팀은 다양한 테스트 및 검증 활동을 지원할 수 있는 이상적인 플랫폼입니다.

RFA 엔지니어는 NI 도구로 구축된 소형의 휴대용 테스트 시스템과 복잡한 영구적 테스트 스테이션을 사용할 수 있습니다. 간단한 데이터 수집 시스템은 일반적으로 몇 가지 온도, 압력 및 유속을 기록하고 분석하여 RFA ONE을 구성하는 수천 개의 부품 중 하나를 검증하는 데 사용됩니다. 더 큰 규모의 테스트 시스템은 고정밀 측정, 리얼타임 제어 및 시뮬레이션과 같은 엄격한 요구 사항을 해결할 수 있습니다. 한 예로 강력한 헬리콥터 엔진이 포함된 터보 펌프 테스트 장비를 들 수 있습니다. 이 테스트 시스템은 독일 아우크스부르크에 있는 본사에서 포르투갈과 스웨덴에 이르는 여러 테스트 현장에 배치됩니다. RFA Portugal에서는 궤도 단과 탑재물 페어링이 진동 분석과 변형률 측정 테스트 등을 거칩니다.

^{그림 1: RFA는 포르투갈 테스트 사이트에서 NI 테스트 도구를 사용하여 압력 용기 파열 테스트와 같은 구조 테스트를 수행합니다.} 

^{사진 제공: Rocket Factory Augsburg (RFA)}

이러한 사내 애자일 접근 방식을 통해 RFA는 정확한 테스트 결과를 신속하게 얻을 수 있으며, 민첩하고 유연하게 설계와 하드웨어를 조정할 수 있으므로 더 빠르게 설계 및 구현을 반복하고 테스트를 수행할 수 있습니다. 이는 세계에서 가장 혁신적이고 파괴적이며 역동적인 산업 중 하나에서 엄청난 이점이며, RFA는 그 선두에 있습니다. 트웨라저 박사는 이렇게 말합니다. “우리 앞에는 엄청난 기회가 있습니다. “우리 회사와 우리가 서비스하는 모든 고객을 위한 것이죠. NI는 이러한 기회를 실현하는 데 핵심 역할을 합니다.”

^{그림 2: 이 RFA 터보 펌프 테스트 장비는 NI 테스트 및 시뮬레이션 소프트웨어, CompactRIO, 강력한 헬리콥터 엔진으로 제작되었습니다.} 

^{사진 제공: Rocket Factory Augsburg (RFA).}

RFA는 본사가 위치한 아우크스부르크뿐만 아니라 포르투갈과 스웨덴에서도 이러한 테스트를 수행하고 있습니다. RFA Portugal은 궤도 단과 탑재물 페어링을 개발 중입니다. 그곳의 테스트에는 진동 분석 및 탑재물 페어링의 변형률 측정이 포함됩니다. 트웨라저 박사에 따르면 “분산된 팀은 우리의 강점 중 하나이며, 덕분에 우리는 최고의 전문가와 리소스를 활용할 수 있습니다. NI와 파트너 네트워크의 전문가 지원은 이러한 강점을 배가시킵니다.”

^{그림 3: RFA는 스웨덴에서 휘발성 유체에서 엔진 자체에 이르기까지 모든 것을 제어, 모니터링 및 측정하는 CompactRIO 시스템을 엔진 테스트 장비에 탑재했습니다.} 

^{사진 제공: Rocket Factory Augsburg (RFA).}

RFA에서 가장 복잡한 테스트는 스웨덴의 고온 점화 테스트 현장에서 진행되며, 독특한 다단 연소 Helix 엔진을 테스트합니다. 분산되고 동기화된 CompactRIO 시스템은 플랜트와 DUT를 제어하고, 점화 및 엔진 타이밍 시퀀스를 조절하고, 레드라인 파라미터가 초과되지 않는지 확인합니다. 이 시스템은 RP1 추진제, 액체 산소, 질소는 물론 자연 발화성 트리에틸알루미늄 및 트리에틸보론(TEA-TEB)과 같은 테스트에 필요한 휘발성 유체를 제공하는 역할도 맡습니다. 이 CompactRIO 시스템은 이 모든 작업을 수행하는 동시에 동기화된 로깅을 수행하며 제어실에 분산 사용자 인터페이스를 제공합니다.

^{그림 4: 2022년 7월 현재, RFA는 다단 연소 Helix 로켓 엔진에 대해 40초간의 고온 점화 테스트를 수행했습니다. 테스트에 사용되는 테스트 스탠드는 주로 로켓 엔진, 연료 시스템, 운영자 인터페이스를 제어하고 계측하기 위한 CompactRIO 분산 시스템으로 구성됩니다.} 

^{사진 제공: Rocket Factory Augsburg (RFA).}

향후 전망

NI 테스트 도구를 통해 얻은 이러한 사내 애자일 접근 방식을 통해 RFA는 정확한 테스트 결과를 신속하게 얻을 수 있으며, 민첩하고 유연하게 설계와 하드웨어를 조정할 수 있으므로 더 빠르게 설계 및 구현을 반복하고 테스트를 수행할 수 있습니다. 이는 세계에서 가장 혁신적이고 파괴적이며 역동적인 산업 분야에서 엄청난 이점입니다. NI는 유연하고 사용하기 쉬운 로켓 엔진 테스트 플랫폼을 통해 우주 산업 전반에 걸쳐 RFA와 같은 새로운 발사체 기술을 신속하게 개발할 수 있도록 지원합니다. 이러한 민첩성은 RFA가 계속 산업을 선도할 수 있도록 돕습니다.