Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Pre flight testing

Kære læsere,

På lørdag den 5. maj svinger vi BPM5-teststanden ud på pladsen til endnu en omgang BPM5 motortest, og I er skam alle inviterede med ud på Refshaleøen for at se med. Se mere omkring praktisk info på hjemmesiden, hvis man vil ud og have øregangen blæst godt igennem. Vi streamer naturligvis testen på hjemmesiden også.

Illustration: Thomas Pedersen

På lørdag kører vi teststanden frem til endnu en omgang med BPM5.

Men hvad er det så vi skal teste?

Nexø II adskiller sig motorteknisk fra teststanden på et par punkter og derfor er dele af Engine Controllerens kode skrevet en smule om. Det vil vi gerne se virke i praksis. På teststanden dog, ikke at vi agter at lave en statisk test på Nexø II, her skræmmer historien om HEAT-2X en smule. Nej, testen bliver naturligvis på teststanden, men vi kan alligevel godt teste funktionaliteten bag den omskrevne kode.

På alle BPM5 test indtil videre har DPR systemet haft ét target-tryk pr tank. Vi har fx bedt Engine Controlleren holde 20 bar på fueltanken og 21 bar på LOX-tanken, det har den så sigtet efter under hele testen. På Nexø II har vi lavet det lidt anerledes. Her har hver tank ét initielt target-tryk til at tryksætte efter og køre pre-stage på, når motoren går i mainstage har vi så deffineret et nyt target-tryk. Og dette andet tryk er faktisk slet ikke tanktrykket, men trykket i injektoren. Så under flyvningen styrer vi tanktrykket med trykket i injektoren som input. Det er den rigtige måde at gøre det på for at tage højde for acceleration og væskesøjle. På teststanden har vi aldrig haft brug for at tage højde for acceleration (heldigvis!), men finessen med at skifte fra at bruge én sensor som input og derefter en anden sensor, det vil vi godt lige se performe som tiltænkt under en statisk test.

I bedste fald så virker det i første hug, men hvis ikke, så må vi debugge og prøve igen for dagens prioritet er at få en vellykket test til at verificere Nexø II’s kode.

Såfremt vi er tilfredse med resultatet i første skud, så fortvivl ikke, vi pakker naturligvis ikke teststanden sammen efter kun en test! I så fald så har vi stykket en lille foreløbig plan sammen, som nok kan holde en flok raketnørder til ilden en hel dag.

Første bonustest vil være en test hvor vi sænker vandindholdet i brændstoffet. Vores brændstof er jo 75% ethanol og 25% vand. Det vil vi prøve i første omgang at sænke til 15% vand. Alt efter resultatet af dette, så sænker vi det måske et hak mere på lørdag.

Når man sænker vandindholdet ændrer man i virkeligheden (mindst) to ting. Man sænker brændstoffets varmekapacitet, det vil sige der er mindre kølekapacitet. Dernæst hæver man forbrændingstemperaturen inde i motoren, hvilket jo vil kræve yderligere køling. På et eller andet tidspunkt når man grænsen for hvad motoren kan klare. Der er en lille risiko for at vi finder den grænse på lørdag, om end Scott og jeg begge vil have øjnene skarpt rettet mod temperaturen af kølekanalen under hver test og sidde klar med abortknappen.

Såfremt vi ikke brænder motoren af på dette eksperiment, så har vi endnu en lille bonus. Faste gæster på bloggen vil huske at vi aldrig rigtig kom i mål med at tilsætte TEOS til vores brændstof, som et middel mod at nedsætte varmeoverførslen til kammervægge. Kort fortalt, så resultere forbrænding af TEOS i dannelse af et tyndt siliciumoxid lag på kammervæggen, som kan reducere varmeoverførslen. Nu er det ved at være tid til at prøve det på en BPM5 motor og få syn for sagen! Om tiden tillader det vil vi prøve det for første gang lørdag.

Kom endelig ud og kig med, der er virkelig lagt an til en fornøjelig raketmotor-weekend på Refshaleøen.

Illustration: Thomas Pedersen

BPM5 (Franken 5) under en tidligere test.

ThomasPedersen
er civilingeniør fra DTU fra 2006 og har en Ph.D. indenfor mikro- og nanoteknologi fra DTU Nanotech, og er nu ansat samme sted som seniorforsker. Thomas har bygget raketter siden 1999 og blev en del af Copenhagen Suborbitals i 2009. Han er et af flere medlemmer af Copenhagen Suborbitals, der skriver på denne blog.

Tak for god blog. Det lyder godt nok af en ordenlig omgang raketguf! Vil I anvende den samme motor som sidder på Nexø II eller en anden motor (forhåbenligvis)?

  • 3
  • 0

Når I kommer til BPM100 er det klart at Refshaleøen ikke vil kunne bruges som testområde, men regner I med at kunne teste BPM5 størrelse stadig eller begynder det også at knibe med den øgede aktivitet derude? Og er der nogle ting der stadig giver mening at teste på BPM5 efter Nexø II har fløjet (hvis den altså flyver som den skal)?

  • 4
  • 0

Første bonustest vil være en test hvor vi sænker vandindholdet i brændstoffet. Vores brændstof er jo 75% ethanol og 25% vand. Det vil vi prøve i første omgang at sænke til 15% vand.

Hvordan vil I egentlig gøre det?

Hvis motoren er uændret vil volumenflowet være uændret, hvilket betyder at de 10% mindre vand vil blive erstattet af ethanol. (Der er lidt med procentregning, men lad det nu ligge)
Det må betyde at der blive en tilsvarende mængde uforbrændt ethanol, som vil optage energi. Ethanol har selvfølgelig en mindre varmekapacitet, men der er forhold ved testen, som man efterfølgende beregningsmæssigt må kompensere for.

Hvad tanker har I gjort angående dette?

  • 2
  • 0

Hvor mange bar regner i med at acceleration og længde betyder?
Det lyder som en løsning til et minimalt problem. Hvordan ændrer i trykket, når i ændrer vandindholdet, for der må kræves forskellige flow.

Jeg tænker i øvrigt på, om det kan være problematisk at starte med fuldt flow. Ville det sikre en bedre tænding at starte med et mindre flow? Bare for ikke at alt det kolde ilt skal "blæse" flammen ud, før der rigtig er gang i motoren.

  • 1
  • 0

Der er sket meget store forandringer på Refshaleøen, siden vi, for snart mange år siden, startede med at lave motortests. Dengang var det et meget øde område.
Nu er der efterhånden kommet rigtig meget aktivitet omkring os og det er på mange måder dejligt med mere liv på øen. Men det gør så også at vi ikke bare kan lave en motortest når vi har lyst. Vi skal tilpasse vores aktiviteter til en række andre aktiviteter på området. Det gør så også at vi denne gang har flyttet testen til et andet sted end der hvor vi har kørt de seneste mange test, da området er optaget.
Når vi får lavet en større motor så bliver det helt umuligt at teste den på Refshaleøen. Derfor arbejdes der også på højtryk med at finde et andet område til det.
Om vi i forbindelse med udviklingen af den store motor skal lave flere BPM 5 tests og om det kommer til at foregå på Refshaleøen er endnu uvist.

  • 4
  • 0

Hvad tanker har I gjort angående dette?

Med vores standard 75/25 blanding ligger det optimale OF forhold på 1.3. Hvis vi tilsætter mindre vand så flytter det optimale OF forhold sig gående mod 1.6 for ren ethanol. Så hvis vi skal høste bedre ydelse ved dette eksperiment så skal vi samtidig også øge OF forholdet. Det er altsammen med til at øge den termiske belastning af motoren. Og det skal blive spændende at få nogle eksperimentelle data på dette.

Bemærk iøvrigt at det ikke just er nogen skelsættende ydelsesforbedring vi er ude i her. Skifter man fra 75/25 blandingen ved OF 1.3 og til ren ethanol ved OF 1.6, så ser man en forbedring i specifik impuls på ca. 5%. Men nogle få procent er skam også værd at kigge efter.

Dertil kommer at man ved det højere OF får en større andel af brændstoffet til at være det "tunge" LOX, dermed stiger middeldensiteten af ens brændstof og brændstoftankene kan blive lidt kortere og dermed lettere.

  • 3
  • 0

Hvor mange bar regner i med at acceleration og længde betyder?

For ethanol-tanken har vi til start en væskesøjle over motoren på ca. 3.5 meter. Med en acceleration på 1G vil det svare til 0.7 bar i øget tryk. Det lyder måske ikke af meget, men det er nok til at forskyde OF-forholdet således at ethanol-tanken vil løbe tør et par sekunder før LOX-tanken løber tør. Og så ender man med flere kilo LOX, som ikke bliver brugt.

På Nexø II har vi ikke nogen ambition om nogen specifik højde, så vi gør det mest for øvelsens skyld og fordi at på Spica vil "problemet" være større og vigtigere, da vi jo her skal nå 100 km.

Jeg tænker i øvrigt på, om det kan være problematisk at starte med fuldt flow. Ville det sikre en bedre tænding at starte med et mindre flow?

Vi starter skam altid BPM5 motoren med lavt flow. Det gør vi ved at kugleventilen ned til motoren kun åbnes halvt til at starte med. Når Engine Controlleren registrere et tryk over 3 bar (over 500 ms) så kommanderes ventilen fuldt åben.

  • 2
  • 0

Hvordan ændrer I OF forholdet ifb testen på søndag?

Det gør vi ganske simpelt ved at hæve trykket i LOX-tanken med 2-3 bar. Så bliver flowet igennem injektoren tilsvarende større.

Injektoren er optimeret for et flow på ca. 1.1 kg fuel per sekund og ca. 1.45 kg LOX per sekund. Men ved at hæve det ene tryk i forhold til det andet kan vi justere OF indenfor et lille område. Større ændringer vil kræve fremstilling af en ny injektor med andre dimensioner af indsprøjtningskanaler.

  • 2
  • 0

Hej Thomas.

Hvis I hæver LOX trykket for at få OF rettet op, så hæver I vel også ydelsen?
Kunne man ikke sænke Fuel trykket og dermed rette OF samtidig med at bibeholde nominel ydelse?

  • 0
  • 0

Hvis I hæver LOX trykket for at få OF rettet op, så hæver I vel også ydelsen?

Hvis man blot hæver LOX-trykket (som jeg skrev) så hæver man samtidig kammertrykket, da man får større totalt masseflow ind i motoren. Det er helt korrekt. Så hvis man vil bibeholde et kammertryk på 15 bar og øge OF, så må man både skrue LOX-trykket op og ethanol-trykket ned. Det er helt korrekt, men den del fik jeg ikke lige med :-)

  • 2
  • 0

Det så rigtigt fint ud. Jeg ville nu ønske at I havde beholdt livestreamen for hele testen som en synlig video på jeres youtube kanal. For der er interessante godbider i den som kunne være spændende at se igen. På forhånd tak!

  • 2
  • 0

Hej.

Så 2stk DELL r510 servere til billige penge.
Nogen der ved om de er kraftige nok til at stream team vil være interesseret?

eller hvis en kunne give mig tlf nr på en i stream teamet

  • 0
  • 0