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.
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.
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.
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 %.
Испытания + Список огневых испытаний двигателя G-70 Год Дата Время Тяга Объявленное название Комментарий 2017 декабрь 45 кН «Gilmour Space Technologies passes 1st orbital engine test» Первое испытание 2017 декабрь 45 кН Испытание при низком атмосферном давлении 2018 4 января 45 кН «45 kN low pressure hybrid rocket engine test» 2018 февраль 70 кН «Gilmour Space G70 Orbital Engine Test» (Feb 2018) Испытано дросселирование от 10 % до 100 % 2018 6 марта 70 кН «70 kN thrust in world’s largest single-port hybrid engine test» 2018 29 мая 12 сек 75 кН «75 kN (16,900 lbs) full duration test-fire» После успешного испытания компания заявила о готовности провести суборбитальный запуск 2018 19 августа 17 сек 80 кН «80 kN record thrust in large hybrid engine test»
После испытания 6 марта 2018 года бывший заместитель администратора НАСА Дава Ньюман высоко оценила успехи G-70:
Применение Изначально Gilmour Space Technologies планировала использовать G-70 в орбитальной ракете-носителе, запуск которой планировался на 2020 год.
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.
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.
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.
Примечания
Ссылки
Категория:Ракетные двигатели Австралии Категория:Гибридные ракетные двигатели Категория:Твёрдотопливные ракетные двигатели Категория:Ракетные двигатели