G-70

G-70
Тип гибридный
Топливо собственная разработка на основе полиэтилена
Окислитель перекись водорода
Камер сгорания 1
Использование
Применение One Vision
Развитие Sirius (ракетный двигатель)
Производство
Конструктор Gilmour Space Technologies
Производитель Gilmour Space Technologies
Массогабаритные
характеристики
Диаметр 46 см
Рабочие характеристики
Тяга 80 кН

G-70 — гибридный ракетный двигатель компании Gilmour Space Technologies, создававшийся для ракеты-носителя One Vision. В двигателе использовалось фирменное твёрдое топливо на основе полиэтилена, в качестве окислителя использовалась перекись водорода. Твёрдотопливная шашка двигателя печаталась с помощью фирменного 3D-принтера. В двигателе использовалась одна камера сгорания и одно сопло. В конструкции двигателя широко применялись аддитивные технологии для производства различных элементов. Кроме деталей, произведённых собственными силами, в конструкции двигателя использовались элементы выпущенные другими компаниями.

G-70 прошёл полный цикл наземных испытаний, включающий прожиги, в том числе при пониженном атмосферном давлении. Двигатель использовался для единственной попытки запуска суборбитальной ракеты One Vision 29 июля 2019 года, которая закончилась аварией. В ходе расследования выяснилось, что из-за ошибки монтажа датчика давления произошло разрушение регулятора давления — одной из немногих деталей, изготовленной сторонним производителем. Больше G-70 не использовался, но опыт его создания был применён при разработке двигателя Sirius — следующего ракетного двигателя Gilmour Space Technologies.

История разработки

Двигатель G-70 является следующим этапом разработки Gilmour Space Technologies гибридных ракетных двигателей. На предыдущем этапе использовалось твёрдое топливо на основе ABS-пластика и в роли окислителя закись азота. В G-70 используется топливо собственной разработки, состав которого не раскрывается, а в качестве окислителя концентрированная перекись водорода[1].

Выбор технологии гибридного двигателя (твёрдое топливо + жидкий окислитель) был обусловлен технической простотой изготовления и эксплуатации: для такого двигателя не требуется компонентов с низкой температурой, нет необходимости в мощных и тяжёлых турбоагрегатах и т. д. При этом выбранная схема обладает недостатками: такие двигатели плохо масштабируются и на их основе трудно сделать ракету-носитель для большой массы полезной нагрузки. Именно простота гибридного ракетного двигателя позволила SpaceShipOne выиграть Ansari X Prize в 2004 году и проблемы масштабирования значительно увеличили время разработки SpaceShipTwo[1].

Gilmour Space Technologies при разработке G-70 учли опыт американских разработчиков и уделили большое внимание формированию внутреннего профиля топливной шашки двигателя. Для этого компания приняла решение использовать аддитивные технологии для 3D-печати топливных шашек. Топливная шашка, имеющая специальный профиль, печатается на 3D-принтре собственной конструкции[1].

Использование окислителя на основе 87 % — 91 % перекиси водорода позволило создать систему управления тягой двигателя. Так как количество топлива в камере сгорания остаётся неизменным (камера сгорания одновременно является топливной шашкой), то регулирование тяги осуществляется за счёт регулирования количества подаваемого окислителя. В G-70 тяга может дросселироваться от 10 % до 100 %[1].

Испытания

Список огневых испытаний двигателя G-70
ГодДатаВремяТягаОбъявленное названиеКомментарий
2017декабрь45 кН«Gilmour Space Technologies passes 1st orbital engine test»[2]Первое испытание[3]
2017декабрь45 кНИспытание при низком атмосферном давлении[3]
20184 января45 кН«45 kN low pressure hybrid rocket engine test»[4][5][3]
2018февраль70 кН«Gilmour Space G70 Orbital Engine Test» (Feb 2018)[6]Испытано дросселирование от 10 % до 100 %[7]
20186 марта70 кН«70 kN thrust in world’s largest single-port hybrid engine test»[8][9]
201829 мая12 сек75 кН«75 kN (16,900 lbs) full duration test-fire»[10]После успешного испытания компания заявила о готовности провести суборбитальный запуск[11]
201819 августа17 сек80 кН«80 kN record thrust in large hybrid engine test»[12]

После испытания 6 марта 2018 года бывший заместитель администратора НАСА Дава Ньюман высоко оценила успехи G-70[9]:

Gilmour Space становится новым серьёзным игроком на мировом рынке малых запусков.

Применение

Изначально Gilmour Space Technologies планировала использовать G-70 в орбитальной ракете-носителе, запуск которой планировался на 2020 год[13].

На практике G-70 использовался в суборбитальной ракете собственного производства One Vision, попытка запуска которой была предпринята единственный раз. Запуск закончился аварией, причиной стало разрушение двигателя G-70. При аварии никто из испытательной команды не пострадал[14].

29 июля 2019 года во время подготовки к запуску за 9 секунд до возгорания топлива произошла авария, приведшая к разрыву ракеты на две части. В ходе расследования происшествия выяснилось, что причиной аномалии стал дефект регулятора давления бака окислителя. Регулятор давления не смог поддерживать правильный профиль изменения давления, что привело к повреждению бака и самой ракеты. Топливный бак был разорван и верхняя часть ракеты отброшена от стартового устройства. Ракета полностью вышла из строя, но пожара не произошло. Регулятор был изготовлен сторонней компанией. В своём заявлении Gilmour Space Technologies отмечало безопасность выбранной технологии: несмотря на повреждение бака и корпуса ракеты взрыв или пожар не произошли — это является одним из преимуществ гибридного двигателя G-70[15][14].

Расследование аварии выявило последовательность событий, приведших к разрушению ракеты. При наземной подготовке запуска была отработана схема подключения проводки датчиков давления гелия, но в ходе подключения непосредственно перед стартом схема была изменена. Причина изменения не была выявлена. По новому подключённые датчики выдавали характеристики давления с задержкой. Когда поступила команда на повышение давления в баке окислителя, датчики демонстрировали замедленную динамику вместо реальной. В результате в баке произошло критическое превышение давления, что привело к разрушению стенки по окружности бака[16].

Примечания

  1. 1 2 3 4 Филипп Терехов. Австралийские адепты гибридных ракетных двигателей : [рус.] : [арх. 7 декабря 2024] // Habr.com : электр. изд.. — 2018. — 19 марта.
  2. ↑ Gilmour Space Technologies passes 1st orbital engine test : [англ.] : [арх. 7 января 2023] // Youtube, Gilmour Space Technologies : видео. — 2018. — 5 January.
  3. 1 2 3 Gilmour Space Fires Up 45,000 Newtons Of Thrust In First Low-Pressure Test Of Hybrid Rocket Engine : [англ.] : [арх. 26 марта 2023] // Gilmour Space Technologies : электр. изд.. — 2018. — 4 January.
  4. ↑ Gilmour Space - 45 kN low pressure hybrid rocket engine test : [англ.] // Youtube, Gilmour Space Technologies : видео. — 2019. — 17 December.
  5. ↑ Deyana Goh. Gilmour Space passes first orbital engine tests, aims for suborbital launch in 2018 : [англ.] : [арх. 22 апреля 2018] // SpaceTech Asia : электр. изд.. — 2018. — 4 January.
  6. ↑ Gilmour Space G70 Orbital Engine Test - Feb 2018 : [англ.] : [арх. 3 декабря 2024] // Youtube, Gilmour Space Technologies : видео. — 2018. — 5 March.
  7. ↑ Deyana Goh. Gilmour Space achieves 70kN of thrust in single-port hybrid engine test : [англ.] : [арх. 25 марта 2018] // SpaceTech Asia : электр. изд.. — 2018. — 13 March.
  8. ↑ 70 kN thrust in world's largest single-port hybrid engine test : [англ.] : [арх. 20 мая 2022] // Youtube, Gilmour Space Technologies : электр. изд.. — 2019. — 17 December.
  9. 1 2 Australian rocket company achieves 70 kN thrust in world's largest single-port hybrid engine test : [англ.] : [арх. 26 марта 2023] // Gilmour Space Technologies : электр. изд.. — 2018. — 6 March.
  10. ↑ Gilmour Space Technologies - May 2018 Testfire : [англ.] : [арх. 15 декабря 2023] // Youtube, Gilmour Space Technologies : видео. — 2018. — 5 May.
  11. ↑ Deyana Goh. Gilmour Space to conduct first suborbital launch in Q3 2018 : [англ.] : [арх. 15 апреля 2024] // SpaceTech Asia : электр. изд.. — 2018. — 29 May.
  12. ↑ Gilmour Space Technologies large hybrid engine test - Aug 2018 : [англ.] : [арх. 13 ноября 2024] // Youtube, Gilmour Space Technologies : видео. — 2018. — 17 August.
  13. ↑ Deyana Goh. Gilmour Space passes first orbital engine tests, aims for suborbital launch in 2018 : [англ.] : [арх. 2 декабря 2024] // SpaceTech Asia : электр. изд.. — 2018. — 4 January.
  14. 1 2 One Vision statement : [англ.] : [арх. 3 декабря 2024] // Gilmour Space Technologies : электр. изд.. — 2019. — 31 July.
  15. ↑ Caleb Henry. ILS Proton arrives at Baikonur • Kepler, Kymeta test antenna • GSMA takes aim at satellite spectrum : [англ.] // SpaceNews.com : электр. изд.. — 2019. — 31 July.
  16. ↑ Building Australian Rockets! My in-depth with Adam Gilmour : [англ.] : [арх. 16 января 2023] // Aussienaut : видео. — 2019. — 1 December.

Ссылки

Эта статья взята у (из) Wikipedia. Текст лицензируется по Creative Commons - Attribution - Sharealike. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.