Графитен прототип на двигател с течно гориво, основните части са готови
Два експериментални ракетни двигателя с течно гориво (LRE) с охлаждане на завеса от 100 kgf тяга всеки, чиито камери са изработени от неръждаема стомана, се подготвят за изпитвания на стрелба. В момента тези двигатели се подлагат на хидротестове - ние ще докладваме за техните резултати на уебсайта.
За да подобрим ефективността на двигателя и да намалим разходите, ние планираме поредица от експерименти с различни материали. Единият вариант е да се използват високотемпературни въглерод-въглеродни композити. Те обаче са доста скъпи. Следователно, като се има предвид, че характеристиките на нашия двигател (температура, налягане в камерата) са много скромни, за начало ще разгледаме опцията от графит.
Графитът може да издържи на температури, по-високи от неръждаемата стомана, така че графитният двигател може да се справи с един колан за завеси вместо с два и, евентуално, без изобщо охлаждане на завесата. Това ще опрости и намали цената на дизайна. Основните недостатъци на графита в сравнение със стоманата са окисляването и пренасянето на материала, както и ниската якост. Налягането в нашата камера обаче не е високо (16 атм) и изчисленията показват, че при дебелина на стената от 7 мм графитът ще го издържи. Количеството пренасяне се определя по време на изпитванията за стрелба.
В момента са направени камерата и дюзата на ракетния двигател, което можете да видите на снимката.
Камера: страничен изглед
Камера: изглед отгоре
Част от дюзата: страничен изглед
Разрез на дюзата: изглед от страната на дюзата
Това не е първият път, в който графитът се използва в ракетостроенето. Често се използва за направа на дюзи и дюзови вложки за ракетни двигатели с твърдо гориво. Той обаче се използваше и в течни двигатели. Ето няколко примера.
В един от първите съветски ракетни двигатели OR-2 (първото стартиране на двигателя - 1933 г.) естественият графит предпазва металната камера и дюзата на двигателя OR-2 от прегряване. OR-2 с приблизителна тяга от 50 kgf, работещ върху етилов алкохол и течен кислород. При първия тест дюзата изгоря, поради което двигателят трябваше да бъде изключен няколко секунди след стартиране.
Ето какво пише Александър Полярни, един от пионерите на ракетостроенето в СССР:
„За да се увеличи времето за работа на двигателя OR-2, бяха проведени проучвания за използването на огнеупорни покрития за дюзата и горивната камера (корунд, магнезит, изкуствен и естествен графит и др.) С едновременно подобряване на външното охлаждане система. Корундното покритие се оказа доста подходящо за камерата и дюзата с това покритие бързо се влоши.
Двигателят Vexin на първата френска космическа ракета Diamant-A (1965) с тяга от 33 000 kgf, работеща на терпентин и азотна киселина, включва графитна вложка в критичния участък.
През 2011 г. Финикия, един от екипите, участващи в наградата Google Lunar X Prize, тества графитен двигател с тегло 75 kgf. В нормален режим той трябва да работи на керосин и течен кислород, но пробният цикъл продължи 53 секунди и беше извършен върху пропан и кислородни газове.