如果宇航员曾经踏上火星，他们将在NASA太空发射系统(SLS)的帮助下到达那里，SLS是有史以来最强大的火箭。
SLS的设计目的是让宇航员比以往任何时候都更深入太空，并为未来的人类太空探索提供基石。SLS计划取代航天飞机，其总推力将大于运载宇航员到月球的土星5号火箭。SLS的最初版本，被称为Block 1，将能够将95公吨的有效载荷带到近地轨道(LEO)。第二个版本，区块2，将能够把130吨的LEO和更远。目前，该火箭的首飞定于2020年6月。
SLS的固体火箭助推器由诺斯罗普·格鲁曼创新系统公司(NGIS)设计和制造，该公司以前被称为轨道ATK公司。NGIS是世界上最大的固体火箭推进系统生产商，也是军用和商用飞机结构的领先供应商。它还制造卫星和卫星子系统;轻型空间结构，如太阳能电池板;耀斑和诱饵;以及低成本、快速上市的运载火箭。
SLS助推器将安装在核心级的两侧，并提供留下地球轨道所需的大约80％的初始推力。经过两分钟的燃烧后，一次性助推器将落入大西洋。
助推器大约177英尺长，重160万磅(推进剂占150万磅)。到目前为止，助推器已经成功进行了五次静态点火测试。
经典设计方法
运载火箭和助推器是高度复杂的机器。它们有无数的机械和电子部件，所有这些部件都必须能承受最极端的条件，并具有最高的可靠性。想想导航系统吧:想象一下将巡航控制设置为每小时17000英里所需的控制技术!
尽管如此复杂，有时还是会使用一些令人惊讶的“老式”方法来设计它们。最初，NGIS的合同是设计美国宇航局战神一号运载火箭的第一级，这是SLS的前身概念。NGIS产品生命周期管理策略师Nathan Holyoak回忆道，为了设计舞台上的线束，NGIS工程师采用了“经典的方法”。
技术人员建造了战神第一阶段的全尺寸模型，并让绳索穿过以模拟电缆运行。木制的盒子被用来模拟电子组件。不同直径的绳子有助于确定在一个给定的区域可以容纳多少根电线。
然后，所有这些信息都被收集到一个巨大的电子表格中，用来在每条电缆上存储信息，并进行各种计算，比如电压降。使用Microsoft Visio创建电气原理图，使用西门子NX CAD系统创建机械计算机辅助设计(MCAD)图纸。为了适应线束，图纸包括一个固定直径的“扫线”在舞台上的样条。(这种扫描通常被称为“空间预留”。)
NGIS还建立了一个测试实验室，对线束进行了广泛的模拟和分析。在审查之后，开发了原型。
霍利亚克说:“维护模型需要几名全职工程师，而电子表格又大又复杂，管理它需要耗费大量资源。”“很难确保电子表格条目是正确的和最新的，所以额外的时间被花费在一次又一次地测量和执行计算。我们的MCAD图纸显示了很好的脊甲图片，但没有告诉我们关于它们的功能。用Visio生成原理图和图纸是一个漫长的手工过程，更改非常耗时。
“除了不那么有效的原型方法，缺乏准确的电子表格板文件意味着生产线束的成本过高。此外，原型的物理位置并不是所有设计团队的中心，这增加了额外的旅行要求。”
NASA改变计划
2010年，NGIS收到了好消息和坏消息。缺点:NASA选择取消战神计划而选择SLS。优点:NGIS将继续设计和建造SLS助推火箭。
为了为SLS助推器创造线束，NGIS和NASA希望利用他们在战神一号上的工作和经验。然而，SLS的设计与战神一号有很大的不同，所以线束基本上必须从头开始设计。更糟糕的是，根据SLS合同条款，NGIS将不得不设计、建造和测试新吊带，其团队要比为战神一号开发吊带的团队小得多。
霍利亚克回忆道:“当NASA来找我们，说他们想改变方向时，发现我们(在脊具设计上)投入了大量资金，却突然没有什么价值，真是让人大开眼界。”“(尽管)SLS助推器是基于战神的设计，但差异很大，我们必须从头开始设计新的脊甲，建立一个新的原型，新的电子表格和新的图纸。以前的项目中只有很少一部分是可重用的。
“我们也意识到，我们之前的方法是非常劳动密集型的，所以当我们发现我们的下一个项目将是相同的规模，但必须用更少的人力，我们意识到我们需要改进我们的过程，并尽快完成它。”
开发数字化方法
Holyoak说:“我们决定开发一种数字方法，这种方法不需要那么密集的劳动，而且能够让我们更容易地适应变化。”“我们为电子CAD (ECAD)系统写了一套既符合逻辑又实用的要求。它必须与我们的MCAD系统通信，这样我们就可以快速确定一根电缆是否合适，以及需要多长时间，而无需在实验室里模拟它。我们还坚持将ECAD系统与MCAD系统集成，并对结果进行控制，这样只有授权用户才能进行更改，更改历史将被记录下来。”
E3。Zuken的系列设计软件满足了这些要求。E3。系列是一个基于windows的，可扩展的，易于学习的系统，用于设计布线和控制系统，液压和气动。它的面向对象体系结构提供了一种集成的、一致的设计方法，以帮助消除错误、提高质量和减少设计时间。该软件的ECAD引擎包括内置的实时设计规则检查，可以防止错误，而不是事后才发现错误。它的基于组件的智能零件库确保只使用真实的零件，并通过自动零件选择来帮助驱动设计。
该软件包括多个子系统：原理图（用于电路和流体图），电缆（用于先进的电气和流体设计），面板（用于橱柜和面板布局），以及线束构建器（用于线束设计）。与MCAD集成，E3.Series是一个完整的设计工程系统，来自概念通过物理实现和制造输出。
NGIS与来自Zuken和Siemens PLM的专家合作，以使用ZukenE³.3d路由桥将两种软件包使用，该桥使用PLXML通信。NX图书馆员和跳棋创造了3,000多个新的或修改的件零件，以确保库同步。来自Zuken的E³.Series和西门子NX的输出通过西门子Teamcenter释放和控制，该Teamcenter还处理释放的工程数据。
每一个组件的放置在E³。系列项目提供了将过去必须手动执行的许多下游活动自动化的智能。该软件自动跟踪项目中使用的组件。软件通过跟踪逻辑设计和确保物理设计的一致性来确保整个项目的一致性。该软件还检查连接器的一致性，例如，确保连接器彼此匹配，确保有足够的针来处理组装中的每一根线。
西门子NX计算线长度并将信息传递回E³.Series，又计算电缆中的电压下降。根据过去的要求，而不是手动产生图纸，工程师能够以很少的努力来生成形成板或电缆文档的线束的替代视图。
更聪明的人更少
“在过去，我们有很多人努力工作，”霍利亚克说。“今天，我们有一个较少数量的工作智能，具有自动界面，结果令人印象深刻。电气工程师输入要求，软件确保已满足。如果出现问题，E³.Series通过启用工程师来大大减少检查时间，只需单击“信号”以通过设计追踪其路线。
他继续说:“有了虚拟的逻辑和物理模型，工程师团队就不用再去原型实验室了，从而节省了时间。”相反，他们可以在电脑屏幕上查看设计。通过软件的自动检查，人们对一切都是正确的有了更高的信心，所以我们节省了大量的时间，以前花在检查和重复检查。
“我们与我们的供应商讨论并询问他们将我们收取多少，如果我们向他们提供电子文件，我们将自己收取表格委员会。我们必须在附图中包含一些额外的信息，例如辫子重叠，但与原始成本相比，节省很大。“
整个SLS项目的线束都是在E³中开发的。系列和西门子NX没有物理模型，所以原型实验室关闭。在E³内自动进行验证。系列，测试实验室不再需要，所以它被重新用于验证实验室。SLS项目在规模上与战神1号项目类似，在大致相同的时间内完成，而资源却显著减少。
“现在，我们正在为这些助推器的不同配置获得要求，”Holyoak说。“过去，它可能会让我们多个月设计线束并同意概念证明。现在，我们可以通过复制和更改现有模型来在几周内进行可行性测试。从几个月到几个星期，不仅使NGIS更具竞争力，而且已将我们作为美国宇航局的可值得信赖的合作伙伴。除了这些储蓄之外，我们还有更大的信心我们的设计是正确的。Zuken在整个过程中一直是一个特殊的伙伴，并在整个方面都有我们。“
有关设计软件的更多信息，请致电800-356-8352或访问https://us.zuken.com.。
