Spalovací komora metanového motoru M10 vytvořená metodou 3D tisku podstoupila první sérii ostrých statických zážehů. Pokud jste o motoru M10 zatím neslyšeli, není se co divit. Zatím totiž není v provozu – s jeho nasazením na horním stupni nejlehčí evropské rakety Vega se počítá až v rámci komplexní modernizace tohoto nosiče po roce 2025. „Výsledky jsou povzbudivé a naše týmy specialistů na pohony jsou na správné cestě k vývoji této nové technologie, která umožní další vývoj raket Vega,“ uvedl Giorgio Tumino, který má v evropské kosmické agentuře na starosti vývoj rakety Vega a zařízení Space Rider, které by umožnilo návrat z oběžné dráhy.

Úkolem motoru M10 je zlepšit efektivitu a také udržitelnost vůči životnímu prostředí tím, že dojde ke snížení emisí a zplodin hoření. Tento krok by měl ve výsledku zajistit konkurenceschopnost malých evropských nosičů a snížit jejich ceny. Motor M10 má být restartovatelný a měl by využívat chytrý systém řízení tlaku. ESA si od toho slibuje lepší hospodaření s pohonnými látkami a také možnost létat na flexibilnější profily misí.

Vizualizace motoru M10 z roku 2019.
Zdroj: https://www.eucass.eu/

Spalovací komoru pro aktuální zkoušky vyrobila italská společnost Avio ve dvou dílech, které vznikly po jednotlivých vrstvách metodou 3D tisku. Následně byly tyto dvě části svařeny dohromady. Použití 3D tisku umožnilo inženýrům už při plánování nových konstrukcí zvolit komplexnější vnitřní geometrii, snížil se počet potřebných dílů a poklesla i potřeba dodatečného opracování. To se jednak hodí pro kryogenní technologie, ale také se tím zrychlí výrobní čas a dojde i ke snížení nákladů.

3D tisk kovových slitin se v posledních letech stal spolehlivějším a také produkuje výtvory s vyšší kvalitou, nicméně inspekce takového produktu není jednoduchá a představuje v mnoha ohledech slušnou výzvu. Používá se proto široké spektrum nedestruktivních inspekčních metod jako je třeba tomografie či ultrazvuk. S jejich pomocí se ve vytištěném výrobku hledají defekty, změny geometrie či potenciální překážky v chladicích kanálcích.

M-10 bychom mohli stručně klasifikovat jako desetitunový motor (samozřejmě z hlediska tahu), který pracuje s uzavřeným expanzním pracovním cyklem a spaluje kapalný metan s kapalným kyslíkem. Jeho úkolem bude nahradit motory na třetím a čtvrtém stupni rakety Vega, tedy motor Zefiro-9 na tuhé pohonné látky a stupeň AVUM na kapalné pohonné látky, které létají na aktuální verzi raket Vega. Letos začne létat vylepšená verze Vega-C, ale na té se ještě tento nový motor nevyužije – počítá se s ním až při další vlně modernizace na verzi Vega-E.

Zmenšené modely otestované v roce 2018 (viz video výše) prokázaly, že 3D tisk dokáže vytvořit spalovací komoru, která je srovnatelná s těmi, které se vyrábí pomocí tradičních metod. Ukázalo se také, že nedestruktivní inspekční metody fungují správně a že dokáží odhalit defekty vzniklé při výrobě. Tato potvrzení byla nezbytná k tomu, aby mohl začít vývoj 3D vytištěné spalovací komory ve skutečné velikosti.

Schematický princip raketového motoru s uzavřeným expanzním pracovním cyklem.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Během testovací kampaně, která proběhla na Marshallově středisku ve Spojených státech, byla testovací komora zapálena celkem 19× s celkovou délkou hoření 450 sekund. Inženýři nyní budou porovnávat data naměřená při těchto testech s údaji z dřívějších modelů, aby lépe porozuměli chování motoru s většími rozměry. Díky tomu budou moci optimalizovat konfiguraci prvního vývojového modelu celého motoru M10.

Statické zážehy vývojového exempláře motoru M10 by mohly proběhnout koncem letošního roku. Kvalifikace pozemními zkouškami se očekává v roce 2024 a po roce 2025 by mohl být tento motor nasazen na letových exemplářích raket Vega. „Tyto testy prověří nové technologie a metody, které udrží evropské rakety konkurenceschopné na trhu nosných raket i v budoucnu,“ dodal Stefano Bianchi, šéf vývoje kosmických transportních technologií v Evropské kosmické agentuře ESA.

Přeloženo z:
http://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://www.avio.com/wp-content/uploads/2018/11/M10_.jpg
https://www.eucass.eu/doi/EUCASS2019-0315.pdf
https://upload.wikimedia.org/…/550px-Expander_rocket_cycle.svg.png