MT Aerospace доказала, что водородный бак из углепластика для ракетной двигательной установки

Компания MT Aerospace AG (Аугсбург, Германия), дочерняя компания космической и технологической группы OHB SE (Бремен), достигла важной вехи в целенаправленной разработке верхней ступени из армированного углеродным волокном полимера (CFRP) для будущей европейской ракеты-носителя. Прототип высокопроизводительного танка из углепластика, предназначенного для ракетных двигателей, был испытан в испытательном центре DLR German Aerospace в Трауэне, Германия, в рамках проекта ComET Европейского космического агентства (ESA) в рамках Подготовительной программы будущих пусковых установок (FLPP).

MT Aerospace заявляет, что бак из углепластика доказал свою несущую способность и герметичность в течение нескольких циклов давления при криогенных температурах около 20 Кельвинов (-253 ° C), несмотря на то, что он не имеет футеровки. «Результат теста является новаторским в Европе; в конце концов, топливные баки являются критически важными элементами в любой силовой установке », - объясняет Ханс Штайнингер, генеральный директор MT Aerospace AG. «Мы доказали, что высокопроизводительный напорный бак из углепластика может выдерживать криогенные нагрузки. В будущем использование высокопроизводительных резервуаров из углепластика должно не только обеспечить безопасные запуски ракет, но и использовать преимущество значительно меньшей массы по сравнению с металлическими резервуарами ».

Кампания испытаний проводилась в несколько этапов, так как водород требует специальной обработки и хранения; по данным компании, водород принимает жидкое состояние только при 20 К (-253,15 ° C, -423,67 ° F). Образец для испытаний, резервуар диаметром 400 миллиметров, был сначала подвергнут испытанию на утечку гелия при комнатной температуре и температуре около 77 Кельвинов (-196,15 ° C, -321,07 ° F). Затем он был заполнен жидкостью (то есть криогенным водородом (LH ₂ )). После заполнения в резервуаре было давление выше сверхкритического LH ₂ . давление для достижения напряженного состояния, которое ожидается при использовании в полете ракеты. Следовательно, компания MT Aerospace смогла успешно продемонстрировать, что разработанный и изготовленный ею резервуар из углепластика соответствует указанным требованиям с точки зрения LH ₂ герметичность на протяжении всей истории нагрузок, даже при воздействии комбинации криогенных термических нагрузок и одновременных высоких механических нагрузок. Дальнейшие циклы наполнения и опорожнения также подчеркнули отличное поведение бака.

Для подтверждения качества резервуара было проведено дополнительное испытание на утечку гелия. Это дало MT Aerospace добро на еще один тест, в котором основное внимание будет уделено реакции резервуара при заполнении жидким кислородом (LO _X ) в криогенных условиях. Эта вторая испытательная кампания призвана доказать, что выбранный углепластик подходит для использования с обеими средами (то есть с жидким водородом и жидким кислородом) в будущей верхней ступени.

Для MT Aerospace результат испытаний формирует прочную основу для будущих решений по материалам в рамках проекта демонстрации верхней ступени PHOEBUS, с которым недавно была введена в эксплуатацию ArianeGroup (Бремен, Германия). Проект направлен на определение, изготовление и испытания резервуаров диаметром два метра к концу 2022 года в рамках подготовки к почти полномасштабному демонстрационному конструктивному исполнению верхней ступени.

«Результаты испытаний очень обнадеживают нас, особенно с учетом наших недавних инвестиций в расширение производственной среды компании из углепластика», - добавляет Дирк Ланушни, руководитель программ запуска в MT Aerospace AG, имея в виду установку автоматизированного размещения волокна (AFP), которая позволит производить танки с диаметром, типичным для ракет-носителей в начале 2022 года. «В рамках проекта PHOEBUS мы намерены изготовить два криогенных резервуара [LH ₂ , LO _x ], а также основные конструкции разгонного блока-демонстратора диаметром 3,5 метра ».