Учёные и инженеры из польского Института авиации им. Лукасевича (ILOT) сообщили о разработке нового экологически чистого гиперголического ракетного топлива, которое, как ожидается, станет прорывом в области космических двигательных установок.

Топливо, разработанное в ILOT, является более безопасной альтернативой по сравнению с используемыми в настоящее время токсичными материалами.

Разработанная комбинация использует перекись водорода в качестве окислителя и инновационного топлива. Оно характеризуется высокой производительностью и способностью к самопроизвольному воспламенению при смешивании компонентов в камере сгорания.

По мнению польских ученых, это идеальный кандидат для использования в ракетных двигателях будущих спутниковых платформ, спускаемых аппаратов и ракет-носителей.

«Команда добилась значительного успеха, который в конечном итоге может снизить стоимость новых двигательных установок и затраты на подготовку спутников к полету», — сказал доктор технических наук Адам Окниньский, директор Центра космических технологий Института авиации.

«Этот шаг приближает нас к тому, что польское топливо может стать стандартом в миссиях спутников будущего поколения», — добавил он.

Новое экологически чистое гиперголическое топливо — потенциальное изменение ситуации в космической энергетике потенциальный переломный момент для космических двигателей.

Инженеры и ученые из Института авиации им. Лукасевича успешно завершили ключевой этап разработки, необходимый для решения поставленной задачи.

Новое топливо для будущих космических миссий

В разработанной комбинации ракетного топлива в качестве окислителя используется 98%-ная перекись водорода с новым горючим. Благодаря своим гиперголическим свойствам оно идеально подходит для устойчивой и импульсной работы.

Являясь альтернативой традиционным решениям и обладая вакуумным удельным импульсом 310 секунд, он вызывает широкий коммерческий интерес. Его использование в двухтопливных двигательных установках не вызвало проблем, в отличие от многих предыдущих международных разработок такого рода.

Дальнейшие усилия будут направлены на внедрение этой инновационной технологии в новые системы, разрабатываемые ключевыми интеграторами космических систем.

Топливо, разработанное в компании «Лукасевич — ИЛОТ», является более безопасной для персонала и окружающей среды альтернативой используемым в настоящее время токсичным материалам — производным гидразина и оксидам азота. Разработанная комбинация использует в качестве окислителя пероксид водорода (с концентрацией 98%) с новым топливом.

Его отличают высокие эксплуатационные характеристики — удельный импульс в вакууме 310 секунд, а также гиперголическая способность, т.е. способность к самовозгоранию при контакте компонентов в камере сгорания. Это идеальный кандидат для использования в ракетных двигателях будущих спутниковых платформ, наземных аппаратов и верхних ступеней ракет-носителей.

Разработка новой комбинации топлива — длительный процесс, требующий проведения обширных междисциплинарных испытаний. Наша команда достигла этого рубежа, что в конечном итоге может позволить снизить стоимость новых двигательных установок, а также затраты на подготовку к запуску спутников.

Это еще на один шаг приближает нас к цели — сделать польское топливо стандартом для европейских космических аппаратов следующего поколения, — говорит д-р Адам Окниньский, директор Центра космических технологий Института авиации имени Лукаcевича.


Испытание ракетного двигателя с тягой 20 Н и гиперголическим воспламенением с использованием разработанного топлива и перекиси водорода в качестве окислителя.

Основные характеристики:

— Удельный импульс в вакууме около 310 секунд — характеристики сопоставимы с используемыми в настоящее время решениями.

— Высокая плотность — требуются более компактные и лёгкие баки и системы подачи по сравнению с другими топливами.

— Гипергорючесть — воспламеняется при контакте с 98%-ной перекисью водорода без использования дополнительных источников зажигания, что упрощает конструкцию двигателя и позволяет использовать его многократно.

— Быстрое и воспроизводимое зажигание — позволяет использовать его в небольших двигательных установках, требующих коротких и предельно точных импульсов тяги для управления положением спутника.

— Широко доступно и используется в промышленности — не требует жёстких процедур безопасности по сравнению с другими видами топлива.

— Применение в спутниковых двигателях (подруливающие устройства), а также на верхних ступенях ракет-носителей (простота многократного повторного включения и выключения двигателей во время маневров, необходимых для выхода на целевую орбиту).


Длительное испытание двигателя с гиперголическим зажиганием 20 Н, использующего разработанное топливо и перекись водорода в качестве окислителя.

Дальнейшие исследования и разработки

Команда инженеров и ученых из компании Lukasiewicz – ILOTна сегодняшний день провела более 160 испытаний нового топлива с использованием двигателя с тягой 20 Н, предназначенного для приведения в движение спутников, с совокупным временем работы 2 минуты.

Самые короткие запуски двигателя длились 10 миллисекунд, что соответствует требованиям спутников по формированию коротких точных импульсов тяги.

Часть испытаний двигателя была проведена в рамках проекта «10-20N Green Bipropellant Thruster», финансируемого Европейским космическим агентством.

Были получены высоковоспроизводимые характеристики воспламенения, стабильное и воспроизводимое горение.

Новое топливо является результатом испытаний нескольких сотен различных комбинаций химических соединений, а оптимизация составов была проведена в лаборатории Łukasiewicz — ILOT.

Дальнейшие работы будут направлены на внедрение этой инновационной технологии в новые системы и подсистемы, разрабатываемые ключевыми спутниковыми интеграторами, работающими на европейском и мировом рынках.


Drop Test — эксперимент, демонстрирующий гиперголическую природу нового разработанного топлива при контакте с 98%-ной перекисью водорода.

Космические специализации

Институт авиации имени Лукасевича — одно из самых передовых научных учреждений в Европе, ведущее свою историю с 1926 года. Институт тесно сотрудничает с такими мировыми лидерами авиационной промышленности, как Boeing, GE, Airbus и Pratt & Whitney, а также с учреждениями космической отрасли, включая Европейское космическое агентство.

Стратегические направления исследований института включают авиацию, космос и беспилотные технологии

Институт также проводит исследования и оказывает услуги отечественным и зарубежным предприятиям в области материаловедения, композиционных и аддитивных технологий, дистанционного зондирования Земли, энергетики и горного дела.

В настоящее время институт участвует в 30 исследовательских проектах в области космических технологий, причем около половины из них — в сотрудничестве с Европейским космическим агентством.

В рамках национальных проектов институт участвует в создании польской оптико-электронной спутниковой группировки (проект PIAST) по программе SZAFIR Национального центра исследований и разработок.

В области космических технологий институт специализируется на исследованиях и разработках ракетной техники, спутниковых двигателей, модулей для схода с орбиты и экологически чистого «зелёного» топлива.

В институте ведется разработка собственной суборбитальной ракеты ILR-33 BURSZTYN 2K. Базовый вариант ракеты успешно прошел летные испытания, став первой в мире системой, использующей в качестве топлива перекись водорода в концентрации, превышающей 98%.


Источники:

rmx.news

ilot.lukasiewicz.gov.pl

Статья по теме: Польша улучшит управление тягой в «зелёных» ракетных двигателях.