Свръхлек електрически мотор за захранване на първата австралийска домашно произведена ракета

Сподели

Equipmake казва, че има най-лекия и с най-висока мощност електрически мотор на пазара и ако има място, където теглото е критично, то е на стартовата площадка. Компанията е разработила ултралек двигател за първото изстрелване на ракета в Австралия.

Базираната в Куинсланд компания Gilmour Space Technologies е на път да се подготви за изстрелването на своята тристепенна орбитална ракета носител Eris следващия април. Това ще бъде първият опит за орбитално изстрелване на австралийска проектирана и построена ракета и компанията се надява, че ще представлява началото на нова индустрия за изстрелване в космоса Down Under.

Вместо да действа като доставчик на други ракетни компании в чужбина, Gilmour изгради собствена машина от нулата. Изправен 25 m (82 ft) висок, той има диаметър на първата степен от 2 m (6,6 ft) и диаметър на втората степен от 1,5 m (4,9 ft) и е проектиран да поеме маса на полезен товар до 305 kg (672 фунта) до 500 км (311 мили) за доставка до слънчево-синхронни или екваториални орбити.

Eris ще се задвижва от пет от собствените ракетни двигатели Sirius на Gilmour. Това е хибриден двигател, което означава, че използва течен окислител, но твърдо гориво. При последния стенд тест до унищожаване, той генерира 115 килонютона (25 850 lbf) и гори повече от 90 секунди, преди да избухне.

„Това е най-мощният ракетен двигател, разработван някога в Австралия“, каза главният изпълнителен директор на Gilmour Space и съосновател Адам Гилмор, „и той постигна изискването за продължителност на мисията преди отказ“. Можете да видите този тест във видеото по-долу.

Тест за квалификация на хибридния двигател Sirius

На борда на двигателя Sirius има компонент, който ни е познат: електродвигателят със спици и магнит на Equipmake, за който писахме за първи път през 2018 г. и го разгледахме отново през 2020 г., когато компанията обяви, че неговият двигател Ampere ще бъде електрическият мотор с най-висока мощност в света света, побеждавайки дори Quark двигателя “Raxial Flux” на Koenigsegg.

Тъй като теглото е абсолютна премия в ракетната игра, Гилмор ангажира Equipmake да проектира и изгради електрическите двигатели за Sirius.

„Гилмор се обърна към нас, за да направим предложение за много, много лек двигател и инвертор“, ни казва Иън Фоли, изпълнителен директор на Equipmake и бивш инженер от Формула 1, по време на видео разговор. „Това е супер интересно за нас, защото, разбира се, започва в атмосферата на Земята и две минути по-късно вие сте във вакуум, занимавайки се с невероятно ускорение през цялото време. Изискванията за проектиране не приличаха на нищо, което сме правили преди.“

Електродвигателите и инверторите, които във всяка ракета са по няколко, служат за изпомпване на гориво. И по-специално инверторите изглеждат уникални в сравнение с наземните инвертори.

„Обикновено инверторът е квадратна кутия“, казва Фоли, „това е най-лесният начин да ги направите. Но този трябва да работи във вакуум. Трябва да е с високо напрежение, защото искате много мощност. Но когато имате два проводника с високо напрежение във вакуум, получавате феномен, наречен частичен разряд. Вземете флуоресцентна тръба; това е във вакуум и зарядът може да прескочи през него.”

Equipmake е проектирал ултралек електрически мотор (вляво) и цилиндричен инвертор (вдясно), способни да работят във вакуума на космоса

Equipmake

„Така че трябваше да проектираме инвертора, за да поддържаме въздушното налягане вътре“, продължава той. „Трябваше напълно да го препроектираме механично, за да издържи на налягането отвътре, когато преминава от атмосферата във вакуума. Така че в крайна сметка е почти цилиндричен, с обвивка от въглеродни влакна, за да поддържа налягането и теглото надолу.“

Електронно, космическият двигател управлява най-новите захранващи превключватели от Wolfspeed, направени от силициев карбид. Това е безумно труден материал за работа, но води до по-леко тегло и по-висока ефективност от стандартната екипировка. „Това изтласква нещата по-далеч в инвертора, отколкото сме правили преди“, казва Фоли, „и тези неща винаги преминават каскадно. Ние го разработихме за космическото пространство, но сме на път да пуснем нашия инвертор от силициев карбид за автобуси.“

Силициев карбид 101

„Голямото нещо за автомобилостроенето е, че е по-ефективно“, продължава Фоли. „Обикновено хората отчитат около 5% увеличение на обхвата, тъй като загубите в силициевия карбид са много по-ниски от конвенционалния инвертор. В момента той е по-скъп, но също и батериите, така че можете да измислите бизнес Електрическите автомобили сега са на етап на постепенно развитие, така че 5% увеличение на обхвата е голям резултат от една технологична стъпка.”

Gilmour заяви амбиция да разшири своите ракети, за да могат да изстрелват пилотирани космически полети. Изглежда малко вероятно електрическите задвижвания, захранвани от батерии, независимо колко леки са двигателите и инверторите, да могат да задвижват количеството гориво, което тези по-големи ракети изискват. Илън Мъск от SpaceX обяснява проблема в туита по-долу, обсъждайки защо SpaceX не използва електрическите двигатели на Tesla за изпомпване на пропелант в двигателите Raptor, които ще захранват ракетата Starship.

източници: Equipmake, Gilmour Space Technologies



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели