Инвертируйте гибрид: твердый окислитель, газообразное топливо для получения регулируемой мощности Перхлорат аммония позволяет гореть даже металлам и питает мощные ускорители НАСА, но обычные твердотопливные ракеты невозможно запустить, если топливо и окислитель залиты вместе. Решение состоит в том, чтобы разделить их: залить плотный твердый окислитель и впрыснуть газообразное топливо, чтобы контролировать тягу и выключать по требованию. Это меняет типичные гибридные двигатели, делая ставку на то, что окислителем должен быть более плотный компонент, поскольку для сгорания требуется больше окислителя, чем топлива. При наличии лишь небольшого, таинственным образом полученного запаса окислителя концепция должна быть тщательно отработана.
Испытание нитрата калия показало, что окислитель для сжигания в чистом виде необходим Чтобы сохранить ограниченный запас окислителя, нитрат калия использовался для проверки концепции: его измельчали, разбавляли водой, разливали и сушили. Топливо подавалось в форсунку с механической обработкой, но при сжигании образовывался расплавленный остаток, который скапливался и закупоривал форсунку, как сироп. В результате аварии стало ясно, что окислитель должен сгорать чисто, без образования твердых побочных продуктов. Перхлорат аммония отвечает этим требованиям.
Перхлорат аммония работает, но регулирование расхода и конструкция сопла имеют решающее значение Литой перхлорат аммония легко воспламеняется от струи воздуха, что подтверждает концепцию, создавая мощное, управляемое пламя. Для превращения горелки в ракету требуется сопло подходящего размера, поэтому было смоделировано и заказано подходящее расширяющееся сопло из металла. При подаче топлива возникла новая проблема: сжатый воздух, используемый для запуска и подачи пропана, может изменить направление потока, когда его давление превышает давление топлива, что может привести к обратному течению и плохому перемешиванию. Для решения этой проблемы необходимо привязать увеличение подачи воздуха к соответствующему увеличению подачи топлива во время обновления форсунки.
Алкоголь превосходит пропан, а инжектор улавливания решает проблему подачи топлива Оставшийся окислитель замечательно сгорал с изопропиловым спиртом, что позволяет предположить, что спирт является более эффективным топливом, чем пропан. Классическая форсунка Вентури вышла из строя при нужном давлении, и моделирование показало, что высокоскоростная струя уносит жидкость, создавая область низкого давления, которая поднимает жидкость вверх. Этот эффект был реализован в новой форсунке с наклонными впускными отверстиями для спирта, которые завихряются в воздушном потоке для тщательного перемешивания, а механически обработанная версия с шестью отверстиями соответствовала цилиндрической камере. Двигатель работал мощно, что подтвердило надежность топливного переключателя и конструкции форсунки.
Aerospike повышает устойчивость и способствует переходу к жидкостным двигателям Форсунка с фиксированной площадью сопла приводила к неустойчивому регулированию, а резкие скачки давления приводили к колебаниям двигателя, похожим на пульсацию струи. Форсунка aerospike, лучше адаптирующаяся к изменяющемуся давлению, обеспечивала заметно более стабильную работу до того, как закончились запасы топлива. Благодаря 3D-печати по металлу, механической обработке с ЧПУ и моделированию, мы приближаемся к вершине - жидкостному ракетному двигателю. Путь будет нелегким, но у нас есть возможности для проектирования, изготовления и повторения.