V rámci projektu FLPP (Future Launchers Preparatory Programme) evropské kosmické agentury proběhla ve Varšavě první fáze statických zážehů nového raketového motoru s měnitelným tahem. Motor samotný vyvinulo polské konsorcium, které zkoumá nové konstrukce ventilů a vstřikovačů pohonných látek, které mohou měnit tah raketových motorů poháněných udržitelnějšími a lépe skladovatelnými pohonnými hmotami. Takové motory mají velký potenciál pro použití v budoucích vesmírných misích, ale také v opakovaně použitelných raketách.

Nový motor má zatím označení TLPD (Throttleable Liquid Propulsion Demonstrator), přičemž po testech byl demontován a dochází k jeho inspekci. Experti hlavního kontraktora, Lukasiewicz-ILOT (Výzkumná síť Łukasiewicz  – Letecký institut), zatím přímo na místě analyzují ze zkoušek získaná data. S tímto úkolem jim pomáhají kolegové z firem Astronika a Jakusz SpaceTech. Analýza nasbíraných dat musí proběhnout, než začne další fáze testů.

Raketový motor s měnitelným tahem obsahuje nově navržený vstřikovač paliva a řídící ventily. S tahem 5 kN by takový motor mohl být vhodný k použití na horních stupních menších raket, na orbitálních zařízeních, jako „nakopávací“ motor, ale i pro kosmické průzkumné mise. Pro srovnání motor Vinci na horním stupni rakety Ariane 6 vyvine tah 180 kN. Ovšem schopnost TLPD měnit tah, z něj dělá velmi zajímavé zařízení pro přistávání kosmické techniky – nejen na Zemi, ale i na Měsíci a jinde

Nový raketový motor pohání skladovatelné pohonné látky – peroxid vodíku a etanol. Jedná se o bezpečnější a méně toxickou alternativu pohonných látek na bázi hydrazinu a oxidu dusičitého, které se dnes používají. Ve srovnání s kryogenními pohonnými látkami (třeba zkapalněným kyslíkem a vodíkem) tyto skladovatelné pohonné látky nevyžadují žádné aktivní chlazení a mezi následujícími zážehy jich neubude. Raketové motory na skladovatelné pohonné látky mohou v kosmickém prostoru fungovat velmi dlouho, jsou snadno a opakovaně použitelné. Kryogenní pohonné látky také k zahájení hoření vyžadují nějaký impuls. TLPD však sází na látky, které se vznítí hned při vzájemném kontaktu, což činí motor jednodušším a spolehlivějším.

Hlavním cílem aktuálního projektu je otestovat nově vyvinutý systém ventilů a pohyblivého vstřikovače typu pintle (typ vstřikovače pohonných látek používaný ve dvousložkových raketových motorech), které společně řídí elektronický systém.  Ventily zajišťují dostatečný tok pohonných látek do spalovací komory. Čím více jich sem proudí, tím větší je tah. Vstřikovač pohonných látek mísí obě složky (palivo – etanol a okysličovadlo – peroxid vodíku) během jejich vstřikování pod velkým tlakem do komory a zajišťuje stabilní hoření, i když se množství dodávaných látek díky práci ventilů mění. Dokonalá spolupráce všech prvků pak zajišťuje dosažení efektivního a řízeného spalovacího procesu.

Motor TLPD byl navržen, aby se dal přiškrtit jen na 20 % nominálního tahu, ale zároveň mohl být zvýšen na 110 % nominálního tahu. Zmíněná schopnost výrazného přiškrcení je nezbytná třeba pro přistávání raket na Zemi, či sond na Měsíci a jiných tělesech. Statické zážehy provedené během Fáze A byly plánovány tak, aby otestovaly schopnost motoru poskytovat konstantní tah. Motor provedl 17 zážehů, které trvaly až deset sekund, během kterých se neměnilo množství přiváděného paliva a okysličovadla. Ovšem prvotní výsledky byly natolik nadějné, že se tým rozhodl přejít na další fázi testů, dynamické testování, dříve, než bylo plánováno. V tomto režimu byl motor zažehnut dvakrát a pokaždé hořel 15 sekund a jeho tah se měnil v rozmezí 20 až 80 % nominálního tahu.

Po analýze výsledků bude motor TLPD znovu namontován a budou zahájeny plánované dynamické testy v plném rozsahu, přičemž doba trvání zážehů bude ještě delší. Očekává se, že tento soubor zkoušek začne v říjnu a skutečně prověří schopnost motoru měnit svůj tah. Zástupci ESA z programu FLPP a společnost Lukasiewicz-ILOT nyní jednají o pokračování projektu na základě výsledků těchto testů a o návrhu celkového letového motoru s možností změny tahu.

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/Engine_tests_for_new_variable_demonstrator_pillars.png
https://www.esa.int/…/26271341-1-eng-GB/Throttleable_Liquid_Propulsion_Demonstrator.png
https://www.esa.int/…/Test_stand_for_Throttleable_Liquid_Propulsion_Demonstrator.png