Değişken itişli iniş motoru için umut vadeden ilk testler

ESA’nın Gelecekteki Fırlatıcılar Hazırlık Programı’nın (FLPP) bir parçası olarak, Polonya’nın Varşova kentinde yeni, değişken itmeli bir roket motorunda sıcak ateşleme testlerinin ilk aşaması tamamlandı. Motor, daha sürdürülebilir ve depolanabilir iticilerle çalışan roket motorlarının itkisini değiştirebilen itici valfler ve enjektörler için yeni tasarımlar araştıran bir Polonya konsorsiyumu tarafından geliştiriliyor. Bu tür motorların gelecekteki uzay görevlerinde ve yeniden kullanılabilir roketlerde kullanım için büyük potansiyeli var.

Yeni motora Throttleable Liquid Propulsion Demonstrator (TLPD) adı verildi. Motor şu anda sökülüp inceleniyor ve sonuçlar, Polonya’daki ana yüklenici Łukasiewicz Araştırma Ağı Havacılık Enstitüsü’nün (Lukasiewicz-ILOT) sahasında, ortakları Astronika ve Jakusz SpaceTech ile birlikte bir sonraki test aşaması başlamadan önce analiz ediliyor.

Uzun ömürlü sıvı iticiler

Gaz kelebeğiyle çalıştırılabilen motor, yeni tasarlanmış bir yakıt enjektörü ve kontrol valfleri içerir. 5kN’lik bir itme gücüyle (Ariane 6 üst kademe motorunun 180 kN’lik itme gücüne kıyasla), TLPD motoru daha küçük roketlerin üst kademesi, uzay araçları, fırlatıcı tekme kademeleri ve keşif görevleri için mükemmeldir. İtkisini değiştirebilme yeteneği, onu uzay aracını Dünya’ya, Ay’a ve ötesine indirmek için de çok ilginç hale getirir.

Yeni roket motoru, şu anda kullanımda olanlardan (hidrazin ve nitrojen tetroksit gibi) daha güvenli ve daha az toksik olan depolanabilir iticiler hidrojen peroksit ve etanol ile çalıştırılır. Sıvı oksijen ve hidrojen gibi kriyojenik iticilerle karşılaştırıldığında, depolanabilir iticiler aktif soğutma önlemleri gerektirmez ve sonraki motor ateşlemeleri arasında azalmaz.

Depolanabilir yakıtlarla çalışan roket motorları uzayda uzun ömürlü olabilir ve aylarca süren görevler sırasında güvenilir ve tekrar tekrar tutuşturulması kolaydır. Kriyojenik yakıtlar ayrıca yanmayı başlatmak için bir “ateşleyici” tarafından sağlanan enerjiye ihtiyaç duyarken, TLPD yakıtları birbirleriyle temas ettiğinde tutuşur ve bu da motoru daha basit ve daha güvenilir hale getirir.

Özünde: Yeni elektronik kontrollü valfler ve yakıt enjektörü

Mevcut gaz kelebeği motor projesinin temel amacı, yeni geliştirilen bir valf sistemini ve hareketli bir “pintle” enjektörünü (çift yakıtlı” roket motorlarında kullanılan bir tür itici enjektör) test etmektir; bunların hepsi elektronik bir kontrol sistemi tarafından kontrol edilir.

Valfler, yanma odasına uygun oranda itici gaz akışı sağlar; hız ne kadar yüksekse, itme gücü de o kadar yüksektir. Yakıt enjektörü, iki itici gazı (etanol yakıtı ve hidrojen peroksit oksitleyici) karıştırırken, bunlar yüksek basınçta odaya enjekte edilir ve valflerden geçerken hızları değişse de istikrarlı bir yanma sağlar. Tüm bunlar, verimli ve kontrollü bir yanma sürecinin gerçekleşmesini sağlar.

Sonraki: Tam gaz devam

TLPD motoru, optimum itme seviyesinin %20’sine kadar ve %110’una kadar kısılacak şekilde tasarlanmıştır. Bu tür “derin” kısma, yani motorun gücünü gerçekten değiştirebilme yeteneği, roket aşamalarını Dünya’ya veya uzay aracını Ay’a veya diğer gezegensel gövdelere indirmek için gereklidir.

A Aşamasında yeni tamamlanan sıcak ateşleme testleri başlangıçta tamamen statik olarak planlanmıştı ve motorun sabit bir oranda ateşleme yeteneği test ediliyordu. Motor, 10 saniyeye kadar 17 kez ateşlendi ve içeri akan yakıt ve oksitleyici miktarı sabit tutuldu.

İlk sonuçlar o kadar ümit vericiydi ki ekipler planlanandan daha erken bir sonraki aşamaya geçmeye karar verdiler: dinamik gaz kelebeği. Motor iki kez daha çalıştırıldı, her seferinde 15 saniye, bu esnada itme gücü optimum seviyesinin %20’sine ve %80’ine kadar değiştirildi.

Sonuçlar analiz edildikten sonra, TLPD motoru yeniden monte edilecek ve planlanan dinamik testlerin tam kapsamı, daha uzun ateşleme süreleriyle başlayacak. Bu test setinin Ekim ayında başlaması bekleniyor ve motorun “gaz kelebeği” özelliğini gerçekten test edecek.

ESA’nın Gelecekteki Fırlatma Rampaları Hazırlık Programı ve Lukasiewicz-ILOT şu anda projeyi devam ettirmek, bu test sonuçlarını geliştirmek ve genel olarak gaz pedalına basılabilen bir uçuş motoru tasarımı üzerinde çalışmak konusunda görüşmeler yürütüyor.