Rubber rocks !
Den 28. februar afprøvede vi vores største paraffin baserede hybrid raket nogenside. Selvom den store motor fungerede viste testen desværre at paraffin ikke har den mekaniske styrke til at klare mosten. Stumper af paraffin brækkede af og blev slynget ud af dysen under affyringen.
Som tilfældet med de andre paraffin motorer lå vi også på en virkningsgrad på omkring 50 % - som er meget lavt.
Virkningsgraden er ganske enkelt mål for forskellen mellem praktisk og teoretisk ydelse.
Paraffin blev valgt som partner til LOX fordi det er billigt og nemt at håndtere. Men det var altså ikke godt nok. Helt enkelt er problemet at smådråber af paraffin når at flyve uforbrændt ud af motoren. Fordelen
ved en polymer som f.eks. epoxy eller polyuretan er at brændstofblokken sublimerer til gasfase - som motoren meget lettere kan "fordøje" end den vædskeformige smeltede paraffin.
I løbet af de sidste tre uger har vi så undersøgt alternativerne og i går eftermiddag ved 13 tiden afprøvede vi en hybridraket i HATV størrelse med polyuretan gummi som brændstof.
Det blev en bragende susses:
Foto: Thomas Petersen
Her er også link til video...
http://www.vimeo.com/10309103
Motoren leverede en virkningsgrad på 85 % og den skød absolut ikke noget utilsigtet ud af dysen. Tændsatserne står af som de skal, men der var intet gummi at finde eller se efter testen.
Gummi brændstoffet har mekaniske egenskaber som bildæk - hårdheden er 80 shore A. Det er en meget stor fordel - for det gør at det modsat et sprødt materiale som paraffin meget bedre håndterer de mekaniske kræfter på brændstofblokken. Materialet er så sejt og fleksibelt at det kan vrides, trykkes og deformeres helt vild uden at gå i stykker. Det er helt ideelt.
Det brænder dog som forventet også meget langsommere end paraffin. Det betyder at vi for at få det nødvendige fuel flow må have en meget større brænd overfalde. Det kan man opnå med en multi port brændstof - og CS brugte i lørdags en 7 port - ganske som på lattergas / Epoxy udgaven af HATV raketten.
De syv huller er ø 40 mm og efter burnout kunne motoren inspiceres. 
Foto: Sonny Windstrup
Hullerne var i toppen hvor oxygenet sprøjtes ind øget til 56 mm og i dyseenden til 56 - 58 mm. Det er næsten som boret. Overfalden er glat og pæn - det er ikke engang sodet. Jeg kan røre overfalden uden at få snavsede fingre.
Jeg har personligt aldrig set en så pæn post burn hybrid.
Brændraten afhænger stort set kun af Gox eller "oxygenflux" -d.v.s. massen af oxygen der passerer motorens tværsnit pr sekund. Ud fra testen kan vi se at vores PUR elastomer stort set kører som den HTPB elastomer der er så populær i professionelle hybridraketter.
Ud fra testen har vi nu en model for brændraten som kan skrives sådan her:
r = 0.15 x Gox^0.68
Det er en brændrate for denne polyuretan som ligger lige ovr hvad man får med HTPB, så det er ganske pænt. Hybridraketten største problem er den lave brændrate - der kræver komplicerede brændstofblokke - og her må vi glædes over at PUR Tekniks produkt brændrate i raketter ligger i den høje ende. Det er overmåde velegnet som raketbrændstof.
Thrust / tid kurven ses nedenfor:
Grafik: Flemming Nyboe
Motoren kører eksemplarisk og vibrerer for en raketmotor kun ganske lidt. Det er tekst book smukt teori omsat til praksis vi ser her. Vi elsker at kunne regne på og forklare vores resultater - og dette er lige i øjet.
Thrusten falder eksponentielt frem til cut off / burnout og det er netop hvad vi ønsker for at ikke at mase vores astronaut - når vi til slut flyver på "tomme tanke" og derfor ellers ville have meget høje g påvirkninger.
Vi optager også målinger af tanktryk og brændkammertryk: 
Grafik: Flemming Nyboe
Her ser vi at tanktryk og brændkammertryk konvergerer som forventet, men også at forskellen ( som er trykfaldet over injektoren )
aldrig kommer når den 1 bars grænse hvor vi plejer at se selvsving.
Injektor designet fungerer altså som det skal og håndterer dellast uden at gå i selv sving.
Okay - nu skal vi have dette her op i HEAT størrelse og klemme hver eneste newton sekund ud af den som vi kan. Sea level ISP for HATV motoren var 162 sec, men i luften vil vi kunne kommer over 200 sec pga. den tynde luft i højden. Alle raketter ( og varmekraftmaskiner ) elsker at ekspandere deres arbejds medie mod vakuum - så vi kan vinde meget på at en stor del af turen foregår i tynd luft.
Vores proces hen i mod at gøre Danmark til en selvfremdreven rumfartsnation vil være præget af eksperimenter. Nogle af dem vil falde godt ud og andre vil gå galt. Men det er konditionerne. Man kan ikke sidde bag skrivebordet alene og indse hvordan det ene eller det andet vil fungere ved Mach 3. Man må - som med alt andet udvikling - tilmodigt udføre eksperimenter - lære af dem - og udføre nye til man har fået fintunet det hele, fra start til landing.
Vi kunne kun undersøge HEAT ved at bygge en i fuld skala og afprøve den - og vi opdagede altså et problem som nu tre uger efter har fundet en løsning. Der er intet overraskende eller sentationelt ved det - det udvikler sig ganske normalt og i den rigtige retning.
Men - vi er meget glade og meget lettede - og vi glæder os til at invitere jer til den nye test af HEAT 1X !
Peter Madsen
18
