Информация от:: Университет Глазго.
Новые разработки почти вековой концепции «самопожирающего» ракетного двигателя, способного летать за пределы земной атмосферы, могут помочь Великобритании получить больший кусок космической отрасли.
Инженеры Университета Глазго построили и запустили первый безопорный ракетный двигатель на аутофаге, который в качестве топлива потребляет части собственного тела. Конструкция аутофагового двигателя (название происходит от латинского слова, означающего «самопоедание») имеет несколько потенциальных преимуществ по сравнению с традиционными конструкциями ракет.
Двигатель работает, используя отходящее тепло сгорания для последовательного плавления собственного пластика фюзеляжа при возгорании. Расплавленный пластик подается в камеру сгорания двигателя в качестве дополнительного топлива, которое горит вместе с обычным жидким топливом.
Это означает, что транспортному средству с аутофагом потребуется меньше топлива в бортовых баках, и вместо этого высвободившуюся массу можно будет использовать для полезной нагрузки. Потребление фюзеляжа также могло бы помочь избежать усугубления проблемы космического мусора — выброшенных отходов, которые вращаются вокруг Земли и могут помешать будущим миссиям.
В целом, более высокая эффективность может помочь ракетам-аутофагам вывести в космос большую полезную нагрузку по сравнению с обычными ракетами той же массы. Например, они могли бы вывести крошечные «наноспутники» в космос напрямую, без необходимости делить пространство с более дорогими ракетами, работающими на традиционном топливе.
Концепция самопоглощающегося ракетного двигателя была впервые предложена и запатентована в 1938 году. Однако ни одна конструкция аутофагового двигателя не запускалась контролируемым образом до тех пор, пока исследовательское партнерство между Университетом Глазго и Днепровским национальным университетом в Украине не достигло этого рубежа в 2018 году.
Теперь инженеры из Глазго продемонстрировали, что можно использовать более энергичное жидкое топливо и что пластиковый фюзеляж может выдерживать силы, необходимые для подачи его в двигатель, не деформируясь. Это важные шаги в разработке жизнеспособной концепции полета.
Доклад группы под названием «Исследование рабочих параметров и производительности аутофаговой гибридной ракетной двигательной установки» был представлен на научно-техническом форуме AIAA в среду, 10 января, в Орландо, Флорида.
В статье команда описывает, как они успешно испытали свой аутофаговый двигатель Ouroborous-3, создав тягу в 100 ньютонов в серии контролируемых экспериментов. Испытательные стрельбы проводились на базе MachLab на авиабазе Махриханиш.
«Уроборус-3» использует пластиковые трубки из полиэтилена высокой плотности в качестве аутофагического источника топлива, сжигая его вместе с основным топливом ракеты — смесью газообразного кислорода и жидкого пропана.
Испытания показали, что Ourobourous-3 способен стабильно гореть — ключевое требование для любого ракетного двигателя — на протяжении всей стадии аутофага, при этом пластиковый фюзеляж поставляет до одной пятой всего используемого топлива.
Испытания также показали, что горением ракеты можно успешно управлять, при этом команда продемонстрировала ее способность дросселировать, перезапускать и подавать импульсы по схеме включения/выключения. Все эти способности могут помочь будущим ракетам-аутофагам контролировать их подъем со стартовой площадки на орбиту.
Профессор Патрик Харкнесс из инженерной школы имени Джеймса Уотта при Университете Глазго возглавил разработку аутофагового двигателя Уруборос-3. Он сказал: «Эти результаты являются основополагающим шагом на пути к разработке полнофункционального ракетного двигателя на аутофаге. Эти будущие ракеты могут иметь широкий спектр применений, которые помогут продвинуть амбиции Великобритании по развитию в качестве ключевого игрока в космической отрасли». .
«Конструкция обычной ракеты составляет от 5% до 12% ее общей массы. Наши испытания показывают, что Ouroborous-3 может сжигать в качестве топлива очень похожее количество собственной конструктивной массы. Если бы мы могли сделать хотя бы часть этой массы вместо этого он будет доступен для полезной нагрузки, и это станет привлекательной перспективой для будущих проектов ракет».
Автором-корреспондентом статьи является аспирант Кшиштоф Бздык из Инженерной школы Джеймса Уатта. Он сказал: «Для достижения этого этапа пришлось преодолеть множество технических проблем, но мы очень довольны работой Уроборос-3 в лаборатории.
«С этого момента мы начнем рассматривать, как мы можем масштабировать двигательные установки на аутофагах, чтобы поддерживать дополнительную тягу, необходимую для того, чтобы конструкция функционировала как ракета».
Аутофаговый двигатель — один из 23 проектов космических технологий, недавно отобранных для участия в 4 миллионах фунтов стерлингов от Космического агентства Великобритании и STFC. Команда из Глазго получила 290 000 фунтов стерлингов на помощь в проведении дальнейших пилотных испытаний прототипа двигателя.
Доктор Пол Бейт, генеральный директор Космического агентства Великобритании, сказал: «Одним из ключевых способов стимулирования инвестиций в растущий космический сектор Великобритании является поддержка инноваций в новых областях космических технологий. Впечатляющая работа Университета Глазго по созданию аутофагового двигателя является примером того, что имеет большой потенциал для удовлетворения растущего глобального спроса на разработки в области эффективности и устойчивости ракетных двигателей».
Джек Таффт, аспирант инженерной школы Джеймса Уотта, является соавтором статьи. Он сказал: «Мы очень воодушевлены потенциалом Уроборос-3, и это дальнейшее финансирование поможет нам продвинуться вперед в изучении новых разработок и усовершенствований нашей конструкции. Наша цель — приблизить аутофаговый двигатель к тестовому запуску. , что поможет нам разработать конструкцию будущих поколений ракет-аутофагов».
Информация от: Университетом Глазго
