Olga Ozhogina er en ukrainsk romreporter, journalist og fotojournalist. Hun har bidratt med denne artikkelen Space.coms Expert Voices: Op-Ed & Insights via pressesenteret hos Promin Aerospace, en ukrainsk rakettoppstart.
ukrainsk rakettselskap Promin Aerospace (åpnes i ny fane)som for tiden utvikler en ultralett, autofagisk bærerakett, har utført en ny serie studier på sin unike motor. Oppstartens innledende tester viste gjennomførbarheten av det tekniske konseptet. Med hvert nye eksperiment forbedrer ingeniører designet ved å teste forskjellige varianter av motorenheten.
Konseptet med rakett er basert på autofagisk, eller «selvfortærende» teknologi, som opprinnelig ble foreslått av Promin Aerospaces tekniske sjef Vitaliy Yemets.
I slekt: Den ukrainske oppstarten Promin Aerospace tester motoren for ny “selvfortærende” rakett
Live oppdateringer: Russlands Ukraina-invasjon og romfartspåvirkninger
I en autofagisk rakett vil skroget bli brukt som fast rakettdrivstoff, i tillegg til andre drivmidler om bord. Til dette formålet må skrogmaterialet både være sterkt nok og ha tilstrekkelig brennbarhet. Under rakettens flytur blir kroppen fortært, noe som muliggjør en reduksjon i massen mens den reiser og etterlater seg ikke noe rusk når flyturen er fullført. Dette fremskrittet vil muliggjøre mer effektive og miljøvennlige lanseringer.
I løpet av to måneder ble det utført tre eksperimenter med forskjellige variasjoner av motor- og dysedesign, noe som gjorde at Promin Aerospace kunne identifisere og undersøke utfordringer, samt forbedre den generelle ytelsen til enheten. Siden motorteknologien er unik, måtte alle tester designes av ingeniørteamet fra bunnen av, samtidig som de oppdaget og eliminerte feil.
Takket være disse innledende tre testene var det mulig å forbedre drivstofftilførselssystemet og teste nye drivstoffkomponenter, noe som beviste deres sikkerhet og effektivitet. Alle nødvendige parametere ble målt og registrert.
Det fjerde eksperimentet: et drivstoffmatingssystem
For det fjerde eksperimentet brukte ingeniørteamet det samme oksidasjonsmidlet som ble brukt i det tredje eksperimentet, samt en klokkeformet dyse, for å holde variablene konsistente i den nye testen. I tillegg brukte ingeniører en polymer drivstoffstang og en gass-oksygenblanding som en startpakke. De brukte flere temperatursonder for å overvåke temperaturen i en rekke motorområder og trykkmålere i både forbrenningskammeret og den pneumatiske sylinderen.
Etter tidligere eksperimenter ble drivmiddelstangen matet inn i forgasseren mens avfyringsparametrene ble registrert med flere sensorer. Det viste seg at startdrivstoff- og drivstoffmatingssystemene fungerer pålitelig; ingen problemer med å oppnå forbrenning ble registrert, og eksperimentets startkomponent ga et høyere trykk sammenlignet med tidligere eksperimenter.
Etter hvert som startdrivstoffet ble tilført, ble et trykk på 4 atmosfærer (atm) registrert i forbrenningskammeret. Drivstofftilførselstrykket holdt seg stabilt mellom 9 og 9,5 atm, og startdrivstoffet ble slått av ved 203 sekunder (3 minutter og 23 sekunder).
Den målte matehastigheten var 10 millimeter per sekund (mm/s), noe som viser tilstrekkelig ytelse, og trykket nådde et maksimum på 12 atm. Dette eksperimentet holdt seg stabilt i 252,95 sekunder (4 minutter og 12,95 sekunder) med en hastighet på 10 mm/s og 12 atm.
Eksperimentet gikk i omtrent 280 sekunder (4 minutter og 40 sekunder). Ved 252,95 sekunder gikk en fakkel ut av matebanen, etterfulgt av en poppende lyd og avslutning av enhetens bevegelse. Det ble ikke forårsaket skader på motoren eller festet, og forsøksresultatene viser at alt fungerte bra, selv om det må skje noen mindre endringer. For neste test ble monteringens innløpstetning forbedret
Totalt sett fungerte systemet pålitelig og ga tilstrekkelig trykk i forbrenningskammeret. Forbrenning av komponenter i driftsmodus ga et høyere trykk enn startdrivstoff. Så langt har alle eksperimenter muliggjort videreutvikling av et effektivt og sikkert konsept.
I slekt: Rakettenes historie
Det femte eksperimentet
For vårt femte eksperiment brukte ingeniørteamet en annen type drivstoff og oksidasjonsmiddel, men beholdt bruken av den klokkeformede dysen. Testen ble utført på samme måte som de foregående, med startblandingen tilført under et trykk på 4 atm og slått av ved 204 sekunder (3 minutter og 24 sekunder), med det nye primærdrivstoffet tilført under et trykk på 9 atm.
Trykket i forbrenningskammeret falt etter at startdrivstoffet ble slått av, men økte gradvis til 10 atm, og etter 248 sekunder (4 minutter og 8 sekunder) hadde motorens temperatur nådd driftsnivå. Ved 252 sekunder (4 min og 12 sekunder) gikk trykket av skalaen, og drivstoffsamlingen stoppet. Etter undersøkelser slo ingeniørene fast at trykkøkningen var forårsaket av en blokkering i dysen, da forgasserens foringsrør ble revet av.
Til tross for dette fant ingeniørene ut at den valgte startdrivstoffsamlingen fungerte pålitelig. Trykket i forbrenningskammeret var korrelert med matehastigheten til arbeidskomponentene med en forsinkelse i reaksjonstiden.
Det sjette eksperimentet: den nye drivstoffstavkomponenten
Det sjette forsøket ble utført med startblandingen tilført under et trykk på 4 atm og ble slått av ved 188 sekunder (3 minutter og 8 sekunder). Den brukte et nytt primærdrivstoff, som ble levert under et trykk på 25 atm. Trykket inne i forbrenningskammeret holdt seg på 8,5 atm til ca. 300 sekunder (5 minutter) da en fakkel antente ved drivstoffenhetens tilførselsenhet nederst i forbrenningskammeret.
I dette øyeblikket begynte forbrenningskammeret å overopphetes, og stålet ble hvitt. I følge både sensorene og varmefargekartene nådde den en temperatur på rundt 1830 grader Fahrenheit (rundt 1000 grader Celsius). Matehastigheten til denne brenseldelen var ujevn, med en maksimal verdi på 14 mm/s. Eksperimentet varte i 350 sekunder (5 minutter og 50 sekunder).
Samlet sett gikk eksperimentet med trykk innenfor grenser og uten ukontrollerte eksplosjoner, noe som beviser påliteligheten til denne varianten av konstruksjonen.
“Bruken av den nye polymeren som den viktigste drivstoffkomponenten var effektiv og sikker, siden det ikke var noen kritisk økning i trykk. Så vi vil vurdere denne varianten. Etter den testen vil tetningen for monteringsinnløpet strammes mer for å forhindre overoppheting av forbrenningskammeret,” sa Yemets.
Det neste eksperimentet vil bli dedikert til å teste det nye oksidasjonsmidlet. Det forventes å øke effektiviteten av forbrenningen.
Etter å ha gjort siste tester, planlegger Promin Aerospace å gjennomføre den første testoppskytningen av sin suborbitale rakett, etterfulgt av sitt første kommersielle oppdrag tidlig i 2023. I fremtiden planlegger selskapet også å gjennomføre orbitale oppskytninger.
Promin Aerospace (åpnes i ny fane) ble etablert av Vitaly Yemets (åpnes i ny fane) og Misha Rudominski (åpnes i ny fane) i 2021. Samme år avsluttet selskapet sin første investeringsrunde og beviste egenskapene til autofagisk teknologi, som kan redusere lanseringskostnadene og romrester.
Følg oss på Twitter @Spacedotcom (åpnes i ny fane) eller på Facebook (åpnes i ny fane).