MT Aerospace демонстрирует передовый CFRP водородный бак для ракетных двигателей

MT Aerospace AG (Аугсбург, Германия), дочерняя компания космической и технологической группы OHB SE (Бремен), достигла важного этапа в целенаправленной разработке углеродно-пластикового (CFRP) верхнего этажа для будущей европейской ракеты-носителя. Прототип высокопроизводительного CFRP бака, предназначенного для ракетных двигателей, был протестирован на испытательном центре DLR (Немецкий аэрокосмический центр) в Трауэне, Германия, в рамках проекта ComET Европейского космического агентства (ЕКА) в программе подготовки будущих носителей (FLPP).

MT Aerospace сообщает, что CFRP бак доказал свою несущую способность и герметичность в ходе нескольких циклов давления при криогенных температурах около 20 Кельвинов (-253 °C), несмотря на отсутствие лайнера. «Результат испытаний — прорывной успех в Европе; в конце концов, топливные баки — критические для безопасности элементы в любой двигательной системе», — объясняет Ханс Штайнингер, CEO MT Aerospace AG. «Мы доказали, что высокопроизводительный бак под давлением из CFRP может выдерживать криогенческие нагрузки. В будущем использование высокопроизводительных CFRP баков должно не только обеспечить безопасные ракетные запуски, но и использовать преимущество существенно меньшей массы по сравнению с металлическими баками».

Этапы испытательной кампании

Испытательная кампания проводилась в несколько этапов, так как водород требует специальной обработки и хранения; по словам компании, водород переходит в жидкое состояние только при 20 К (-253,15 °C, -423,67 °Ф). Испытательный образец — бак диаметром 400 мм — сначала подвергался гелиевому тесту на герметичность при комнатной температуре и при около 77 К (-196,15 °C, -321,07 °Ф). Затем он заполняли жидким криогенным водородом (LH₂). После заполнения бак давили сверхверхкритического давления LH₂, чтобы достичь напряженного состояния, ожидаемого при ракете в полете. Следовательно, MT Aerospace смогла успешно продемонстрировать, что разработанный и произведенный ею CFRP бак соответствует заданным требованиям по герметичности LH₂ на всей истории нагрузки, даже при сочетании криогенных тепловых нагрузок и одновременных высоких механических нагрузок. Дополнительные циклы заполнения и опорожнения также подтвердили отличное поведение бака.

Для подтверждения качества бака был выполнен дополнительный гелиевый тест на утечки. Это дало MT Aerospace добро на следующий тест, который сфокусируется на реакции бака при заполнении жидким кислородом (LOₓ) в криогенных условиях. Вторая испытательная кампания призвана доказать, что выбранный CFRP материал подходит для использования с обеими средами (жидким водородом и жидким кислородом) в будущем верхнем этаже.

Перспективы проекта PHOEBUS

Для MT Aerospace результат испытаний يشكل прочную базу для предстоящих материаловых решений в рамках проекта демонстратора верхнего этажа PHOEBUS, за которым недавно закрепила ArianeGroup (Бремен, Германия). Проект направлен на определение, производство и испытание баков диаметром два метра к концу 2022 года в подготовку к демонстратору верхнего этажа почти полного масштаба.

«Результаты испытаний очень вдохновляют нас, особенно в свете наших недавних инвестиций в расширение производственной среды CFRP компании», — добавляет Дирк Ланушни, руководитель программ носителей MT Aerospace AG, ссылаясь на объект автоматизированной укладки волокна (AFP), который позволит производить баки с диаметрами, типичными для носителей, в начале 2022 года. «В рамках проекта PHOEBUS мы планируем произвести два криогенных бака [LH₂, LOₓ] а также первичные структуры демонстратора верхнего этажа диаметром 3,5 метра».