Η Dawn Aerospace πραγματοποιεί δοκιμή "πλήρους διάρκειας" του κινητήρα πυραύλου διαστημικού αεροπλάνου
Πηγή: Dawn Aerospace
Η Dawn Aerospace διενήργησε μια επίγεια δοκιμή πλήρους διάρκειας, με δύο καύσιμα, του πυραυλοκινητήρα του διαστημικού αεροπλάνου Mk-II Aurora.
Ο κινητήρας Mk-IIA πυροδοτήθηκε για 112 δευτερόλεπτα στις επίγειες εγκαταστάσεις δοκιμών της εταιρείας στο Christchurch της Νέας Ζηλανδίας, ανακοίνωσε η Dawn Aerospace στις 12 Δεκεμβρίου.
Η νεοσύστατη εταιρεία σχεδιάζει να εγκαταστήσει τον κινητήρα στο Mk-II Aurora, τον υποτροχιακό τεχνολογικό της επιδεικτικό κινητήρα.
"Η ομάδα προώθησης του Dawn εργάζεται πάνω σε βελτιώσεις για την προετοιμασία της επόμενης σειράς πτητικών δοκιμών, που θα οδηγήσουν το όχημα σε υπερηχητικές ταχύτητες και σε υψόμετρο άνω των 20 χιλιομέτρων στις αρχές του 2024, ώστε να ολοκληρωθεί η εκστρατεία δοκιμών του Mk-IIA", αναφέρει η εταιρεία.
Το μη επανδρωμένο, υποκλίμακα επίδειξης Aurora πέταξε τρεις φορές με πυραυλική ισχύ τον Μάρτιο και πέταξε άλλες 47 φορές με ισχύ αεριοστρόβιλου.
Το Mk-II προορίζεται να αποδείξει κρίσιμες τεχνολογίες για το Mk-III της Dawn Aerospace, ένα μεγαλύτερο διαστημικό αεροπλάνο με πυραυλοκίνητο κινητήρα και δύο στάδια προς την τροχιά. Ο Mk-III θα έχει μήκος 22 μέτρα, σε σύγκριση με τα 4,8 μέτρα του προκατόχου του, και έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει 250 κιλά σε χαμηλή γήινη τροχιά.
Η Dawn Aerospace σχεδιάζει επίσης να χρησιμοποιήσει το διαστημικό όχημα επίδειξης Mk-II, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να πετάξει σε τροχιά παραβολικής πτήσης μέχρι τα 110 χιλιόμετρα, ακριβώς πέρα από τα όρια του διαστήματος, και ως εμπορικό όχημα. Το όχημα μπορεί να μεταφέρει ωφέλιμο φορτίο 3U των 5 kg για έως και 180 δευτερόλεπτα μικροβαρύτητας, χρήσιμο για τη μεταφορά ωφέλιμων φορτίων αερονομίας, παρατήρησης της Γης, εκπαίδευσης, διαστημικής επιστήμης, διαστημικού καιρού ή τεχνολογικής ανάπτυξης, αναφέρει η εταιρεία.
Ο πυραυλοκινητήρας Mk-11A χρησιμοποιεί υπεροξείδιο του υδρογόνου ως οξειδωτικό και καύσιμο κηροζίνη. Αυτά τα καύσιμα επιλέχθηκαν λόγω της αποθηκευσιμότητάς τους και ο κινητήρας είναι ικανός για "βαθύ στραγγαλισμό έως και 30% ώθηση", λέει η εταιρεία. Ο πυραυλοκινητήρας έχει σχεδιαστεί για να έχει μέγιστη ώθηση 3. 700 n στο επίπεδο της θάλασσας και να είναι πλήρως επανεκκινήσιμος.
“deep throttling down to 30% thrust τι σημαίνει: Ο στραγγαλισμός πέραν του 4:1 θεωρείται "βαθύς στραγγαλισμός" και πρέπει να χρησιμοποιηθεί περισσότερο κόστος και σχεδιαστική δημιουργικότητα. Θα σας το αναλύσω παρακάτω.
"Ενώ το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι η σωστή μακροπρόθεσμη επιλογή για το διαστημικό αεροπλάνο, οδήγησε σε ορισμένες ενδιαφέρουσες προκλήσεις κατά την ανάπτυξη του κινητήρα", λέει ο Ralph Huijsman, επικεφαλής μηχανικός προώθησης της Dawn Aerospace. "Οι διαθέσιμες πληροφορίες είναι εξαιρετικά περιορισμένες και συχνά ξεπερασμένες ή απομονωμένες. Αυτό σήμαινε ότι αντιμετωπίσαμε κάποιες θεμελιώδεις προκλήσεις στην πορεία, από τις οποίες ήταν δύσκολο να βρούμε διέξοδο. "
Η Dawn Aerospace λέει ότι οραματίζεται το διαστημικό αεροπλάνο Mk-II Aurora να πετάει στο διάστημα δύο φορές την ημέρα, απογειούμενο και προσγειούμενο σε έναν διάδρομο προσγείωσης.
deep throttling down to 30% thrust τι σημαίνει:
Ο ρυθμιστικός έλεγχος των κινητήρων πυραύλων IQUID ήταν και θα είναι κρίσιμος για την επίτευξη των απαραίτητων απαιτήσεων της αποστολής που η Εθνική Υπηρεσία Αεροναυτικής και Διαστήματος (NASA) όρισε ως μεταβολή της ώσης του πυραυλοκινητήρα σε σχέση με το 100%
Επίπεδο ονομαστικής ισχύος (RPL). Η μείωση της ώσης σε αναλογία 4:1 (25% RPL) θεωρείται "ρηχή"
και μπορεί να επιτευχθεί εύκολα με μικρή ή καθόλου τροποποίηση σε έναν κινητήρα σταθερής ώσης.
Συνήθως, ένα υψηλής ο εγχυτήρας πτώσης πίεσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη ρηχής στραγγαλισμού, με ελάχιστες συνέπειες στον κινητήρα και συστήματα τροφοδοσίας. Η στραγγαλισμός πέραν της ώσης 4:1 θεωρείται "βαθύς στραγγαλισμός" και απαιτεί περισσότερο κόστος και δημιουργικότητα σχεδιασμού πρέπει να χρησιμοποιείται.
Η βασική δυσκολία στον στραγγαλισμό των πυραυλοκινητήρων υγρών καυσίμων είναι η διατήρηση επαρκούς πτώσης πίεσης στον εγχυτήρα, η οποία είναι απαραίτητη για την παροχή ψεκασμού και ανάμιξης του προωθητικού. Εκτός από τη διατήρηση καλής καύσης στο
θάλαμο καύσης, είναι κρίσιμο να αξιολογηθούν τα βασικά εξαρτήματα του πυραυλοκινητήρα, όπως ο θάλαμος ώθησης, στροβιλομηχανές, βαλβίδες και ακροφύσιο, ώστε να διασφαλιστεί ότι κάθε εξάρτημα είναι κατάλληλα σχεδιασμένο για το εύρος της ώθησης που που απαιτείται από τον κινητήρα. Για το θάλαμο καύσης, η ψύξη μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα σε χαμηλά επίπεδα ώσης.
Για τις στροβιλομηχανές, οι πρωταρχικοί προβληματισμοί είναι η αποφυγή της σπηλαίωσης, της καθίζησης, της υπερπήδησης και η εξέταση της διαρροής των ρουλεμάν ροές, ροτοδυναμική και δομική δυναμική. Για τις βαλβίδες, είναι απαραίτητο να σχεδιάζονται βαλβίδες και ενεργοποιητές που μπορούν να επίτευξη ακριβούς ελέγχου της ροής σε όλα τα επίπεδα ώθησης. Για το ακροφύσιο, είναι σημαντικό να εκτιμηθεί η ποσότητα της ροής διαχωρισμός που μπορεί να γίνει ανεκτός σε χαμηλά επίπεδα ώθησης για δοκιμές στο έδαφος.
Η εταιρία είναι στην Νέα Ζηλανδία.
Όλα αυτά τα ορόσημα, συμπεριλαμβανομένης της επιτυχίας των τελευταίων δοκιμαστικών πτήσεων, προωθούν τον στόχο της Dawn να παράγει επαναχρησιμοποιήσιμα διαστημικά αεροπλάνα με κλιμακούμενο και βιώσιμο τρόπο, καθώς η εταιρεία επιδιώκει να επιτύχει 100 έως 1. 000 πτήσεις ανά αεροπλάνο.
"Η βιωσιμότητα είναι σημαντική για εμάς", ανέφερε ο Πάουελ στη δήλωσή του την Τετάρτη. "Πέρα από το ότι είναι υπεύθυνο, δεν έχει νόημα να κατασκευάσουμε κάτι αν δεν μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε"
Στα τέλη του 2022, η Dawn είχε συγκεντρώσει 13 εκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή ενός διαδόχου του Mk-II Aurora που θα μπορούσε να μεταφέρει ωφέλιμο φορτίο 550 λιβρών (250 kg) σε τροχιά.
Η Dawn έχει τέσσερα βασικά προγράμματα κατασκευής κινητήρων με 3D printed.
https://www.dawnaerospace.com/resources
Ξηρή μάζα
600 g
μήκος
79 mm
πλάτος
80 mm
ύψος
176 mm
εύρος ώθησης
6. 1 έως 16,7 N
ελάχιστο bit παλμού
bi-prop: 1 N s
ψυχρό αέριο: 0,05 N s
τύπος προωθητικού
οξείδιο του αζώτου (N2O)
προπένιο (C3H6)
συχνότητα παλμού
< 4 Hz
Το μέγεθος είναι πολύ μικρό
https://www.dawnaerospace.com/green-propulsion
Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος χορήγησε στην Dawn Aerospace χρηματοδότηση ύψους 200. 000 ευρώ από το πρόγραμμα GSTP (General Support Technology Program) για την αύξηση της απόδοσης των πράσινων διπροωθητικών προωθητήρων της εταιρείας για δορυφόρους.
Η Dawn έχει λάβει παραγγελίες ύψους άνω των 10 εκατομμυρίων ευρώ για συστήματα προώθησης δορυφόρων κατά τους τελευταίους 12 μήνες, συγκεκριμένα για τους προωθητήρες πράσινου καυσίμου B20 και B1 και τα συναφή συστήματα με το κλειδί στο χέρι - 33 από αυτούς τους προωθητήρες σε οκτώ διαστημόπλοια βρίσκονται ήδη σε τροχιά, ενώ περισσότεροι από 100 ακόμα προωθητήρες είτε παραδόθηκαν σε πελάτες είτε βρίσκονται στο στάδιο της παραγωγής. Όλα τα σημερινά συστήματα βρίσκονται στο LEO.
Η χρηματοδότηση του GSTP θα κατευθυνθεί προς την καλύτερη κατανόηση και βελτίωση της θερμικής διαχείρισης για τη μείωση της καταπόνησης των υλικών του θαλάμου καύσης, επιτρέποντας καύσεις μεγαλύτερης διάρκειας, υψηλότερη συνολική απόδοση προωθητικού και δυνητικά υψηλότερη ειδική ώθηση.
Μετά την επίδειξη των βασικών τεχνολογιών της τον Ιανουάριο του 2021, η εταιρεία έχει εξασφαλίσει συμβάσεις με διάφορους κατασκευαστές μικρών δορυφόρων. Αυτό περιλαμβάνει τους smallsats της Blue Canyon X-SAT Saturn-class. .
Καλλιτεχνική αναπαράσταση του διαστημικού σκάφους X-SAT της Blue Canyon, προσφορά της εταιρείας.
Με 100 προωθητήρες 1N και 20N σε παραγγελία - που προβλέπεται να τριπλασιαστούν το επόμενο έτος - η πράσινη τεχνολογία διπροωθητικών καυσίμων του Dawn είναι σε καλό δρόμο για να γίνει ο δεύτερος πιο παραγωγικός χημικός τύπος προώθησης σε τροχιά, μετά την υδραζίνη - το τοξικό καύσιμο που προσπαθεί να αντικαταστήσει το Dawn.
Για να υποστηρίξουμε αποστολές στο βαθύ διάστημα, όπως μεταφορές από GTO σε GEO, ή εισαγωγές στη Σελήνη και τον Άρη, πρέπει να κάνουμε ελιγμούς μεγάλου delta-v", δήλωσε ο Stefan Powell, Διευθύνων Σύμβουλος και Τεχνικός Διευθυντής της Dawn. "Για να βελτιστοποιήσουμε τους προωθητήρες μας για αυτές τις εφαρμογές υψηλής ζήτησης, αυξάνουμε τις επιδόσεις και τα επίπεδα πιστοποίησης των ήδη πολύ επιτυχημένων προϊόντων μας. Έχουμε ήδη αποδείξει ότι ορισμένες από τις βασικές αλλαγές στον προωθητήρα είναι όντως βιώσιμες. Οι πρώτες δοκιμές δείχνουν ότι μπορούμε να αποσπάσουμε πολύ περισσότερες επιδόσεις από το σχέδιό μας. Αυτή η χρηματοδότηση θα μας επιτρέψει να διερευνήσουμε γρήγορα διάφορες διαφορετικές επιλογές σχεδιασμού, και στη συνέχεια θα αξιολογήσουμε τις πιο υποσχόμενες βελτιώσεις για τους πελάτες μας"
PM200 Propulsion module
Το PM200 είναι μια μονάδα προώθησης με δύο προωθητικά καύσιμα που προσφέρεται σε συνεργασία με την Dawn Aerospace. Προορίζεται για χρήση σε CubeSats 3-6U και επιτρέπει την πραγματοποίηση ελιγμών έως και 230 m/s με τη χρήση μη τοξικών προωθητικών ουσιών (οξείδιο του αζώτου και προπένιο) σε διαμόρφωση αυτοπίεσης.
Η χαμηλή πολυπλοκότητα του συστήματος και η μηδενική τοξικότητα καυσίμου επιτρέπουν απλές και εύρωστες λειτουργίες, τόσο στο έδαφος όσο και σε τροχιά. Η μέση πίεση της δεξαμενής και η υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης των υγρών καυσίμων επιτρέπει τη χρήση δεξαμενών με υψηλό συντελεστή ασφαλείας με μικρή απώλεια μάζας.
Η τυπική διαμόρφωση με μονάδα πρόωσης 1U μπορεί να διαμορφωθεί ώστε να ταιριάζει σε οποιαδήποτε δομή CubeSat και διαθέτει διεπαφή συμβατή με I²C ή RS422/RS485.
Μέσω της χρήσης της προσθετικής κατασκευής, το σύστημα μπορεί να προσαρμοστεί σε μεγάλο βαθμό. Παράμετροι σχεδιασμού, όπως το συνολικό delta-V του συστήματος, το στυλ διεπαφής και η κατεύθυνση ώθησης, μπορούν να αλλάξουν κατόπιν αιτήματος και να προσαρμοστούν σε μια υπάρχουσα αρχιτεκτονική CubeSat.
Το PM200 μπορεί να ενσωματωθεί απρόσκοπτα με τη σειρά ολοκληρωμένων συστημάτων προσδιορισμού και ελέγχου της Hyperion Technologies για να παρέχει μια πλήρως ολοκληρωμένη λύση GNC και ADCS.
Ονομαστική ώθηση 0,5 N
- Ειδική ώθηση > 285 s
- ΔV (3U CubeSat) > 230 m/s
- Ελάχιστο bit παλμού 35 mN. s
- Μέγιστο bit ώθησης 5 N. s
- Επαναληψιμότητα (3 σ) +/- 5 mN. s
- Απαιτούμενη ισχύς (πυροδότηση) < 12 W
- Απαιτούμενη ισχύς (σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας) < 0,1 W
- Διατηρησιμότητα > 5 έτη
- Έτοιμο για πυροδότηση δευτερόλεπτα μετά την αφύπνιση
- Δεν μετρήθηκε υποβάθμιση των προωθητήρων
- Ολοκληρωμένο σύστημα διαχείρισης προωθητήρων
Λένε πως οι μικρό δορυφόροι είναι το μέλλον και οι τεχνολογίες κατευθύνονται προς τα εκεί. Το κόστος τους είναι ελάχιστο και η αξία τους τεράστια.