作为欧空局未来发射准备计划(FLPP)的一部分,波兰华沙完成了新型可变推力火箭发动机的第一阶段热火测试。该发动机由波兰的一个财团开发,该财团正在研究推进剂阀门和喷射器的新设计,这些设计可以改变由更可持续和可储存的推进剂驱动的火箭发动机的推力。这种发动机在未来的太空任务和可重复使用的火箭中具有巨大的应用潜力。

可变推力着陆发动机早期测试成果显著

这种新发动机被称为可节流液体推进演示器(TLPD),目前正在拆卸和检查,并在主承包商波兰Łukasiewicz研究网络-航空学院(Lukasiewicz-ILOT)及其合作伙伴Astronika和JakuszSpaceTech的现场对结果进行分析,然后开始下一阶段的测试。

持久的液体推进剂

可节流发动机包括新设计的燃油喷射器和控制阀。TLPD发动机的推力为5kN(相比之下,阿丽亚娜6号上面级发动机的推力为180kN),非常适合小型火箭上面级、太空飞行器、发射台启动级和探索任务。推力调节能力也使其非常适合用于将航天器降落在地球、月球和更远的地方。

新型火箭发动机由可储存的推进剂过氧化氢和乙醇提供动力,这些推进剂比目前使用的其他推进剂(如肼和四氧化二氮)更安全、毒性更小。与液氧和氢等低温推进剂相比,可储存推进剂不需要主动冷却措施,也不会在后续发动机点火之间减少。

采用可储存推进剂驱动的火箭发动机在太空中的使用寿命很长,并且在持续数月的任务中易于可靠且反复点火。低温推进剂也需要由“点火器”提供的能量才能开始燃烧,而TLPD推进剂在相互接触时就会点燃,这使得发动机更简单、更可靠。

核心:新型电子控制阀和燃油喷射器

当前可节流发动机项目的主要目标是测试新开发的阀门系统和可移动的“针阀”喷射器(一种用于“双推进剂”火箭发动机的推进剂喷射器),所有这些都由电子控制系统控制。

阀门确保推进剂以适当的速率流入燃烧室——速率越高,推力越大。燃料喷射器将两种推进剂(乙醇燃料和过氧化氢氧化剂)混合,同时以高压将其注入燃烧室,当它们通过阀门时速率发生变化时,仍能保持稳定的燃烧。所有这些都确保了高效且可控的燃烧过程能够进行。

TLPD发动机的设计推力可以降低至最佳推力的20%至110%。这种“深度”节流,即真正改变发动机功率的能力,对于将火箭级降落在地球上,或将航天器降落在月球或其他行星上是必要的。

刚刚完成的A阶段热火试验原本计划是纯静态的,测试发动机以恒定速率点火的能力。发动机点火17次,每次持续10秒,同时流入的燃料和氧化剂的量保持恒定。

初步结果令人鼓舞,因此团队决定提前进入下一阶段——动态节流。发动机再次启动两次,每次持续15秒,在此期间推力变化为最佳水平的20%和80%。

分析结果后,将重新安装TLPD发动机,并开始进行计划中的全范围动态测试,并将延长点火时间。这组测试预计将于10月开始,并将真正考验发动机的“节流能力”。

欧洲航天局的未来发射器准备计划和Lukasiewicz-ILOT目前正在讨论继续该项目、在这些测试结果的基础上开展工作并致力于设计整体可节流的飞行发动机。