Японские инженеры создали актуатор, предназначенный для смеси компонентов твердого ракетного топлива. Устройство смешивает вещества с помощью перистальтических движений, напоминающих работу настоящего кишечника. Это позволяет снизить нагрузку на компоненты, избежать контакта с металлическими частями применяемых сегодня ротационных смесителей, а также сделать процесс производства топлива непрерывным сообщает IEEE Spectrum.

На большинстве ракет-носителей применяются двигатели на жидком топливе из-за того, что, как правило, они имеют высокий удельный импульс, а также позволяют легко управлять тягой во время работы. Но в некоторых ракетах, особенно в военных межконтинентальных баллистических, иногда используются твердотопливные двигатели. Они отличаются высокой надежностью и компактностью, за счет чего их удобно размещать в небольших ракетах.

Обычно для создания твердого топлива создается смесь из топлива в виде порошка алюминия, перхлората аммония в качестве окислителя и связующего полимера. Эти компоненты смешиваются в ротационных смесителях, а затем заливаются в форму и застывают. Несмотря на то, что управлять тягой твердотопливных двигателей не так просто, как в случае с жидкостными двигателями, во время заливки топливу можно придать сложную форму, благодаря которой профиль его тяги будет меняться во время полета заранее заданным образом.

Kazumichi Moriyama / YouTube

Инженеры из Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Университета Чуо разработали новое устройство для смешивания компонентов твердого топлива. Оно представляет собой массив из нескольких соединенных сегментов, внутри каждого из которых находится большая резиновая трубка. Вместе с еще одной наружной трубкой они образуют единую камеру, которая может надуваться с помощью внешней пневматической системы, и расширяться, тем самым толкая материал внутри всей конструкции.

Строение сегмента смесителя. Akihiro Iwasaki et al. / Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology, 2016

Схема перистальтического движения. Akihiro Iwasaki et al. / Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology, 2016

Сегменты соединены между собой, но изолированы от внешнего мира. Компоненты топлива подаются в центр конструкции и перемешиваются за счет перистальтических движений в разные стороны. Инженеры предполагают, что такой метод смешивания позволит уменьшить нагрузку на компоненты опасного топлива и уменьшить их взаимодействие с металлическими лопастями ротационных смесителей. Помимо этого они считают, что с помощью нового устройства процесс производства топлива можно будет сделать постоянным, а не разбитым на отдельные сеансы загрузки и выгрузки из смесителей.

Исследователи описали эту конструкцию еще в 2016 году, но только сейчас они создали ее работающий прототип, состоящий из шести сегментов, и продемонстрировали его работу:

Разработчики заявили, что эта технология будет использована для создания перспективной небольшой коммерческой ракеты.

Недавно Японское агентство аэрокосмических исследований успешно запустило самую компактную в мире ракету SS-520 No.5. Она имеет три ступени, работающие на твердом топливе. На борту ракеты находился микроспутник георазведки и связи TRICOM 1R массой около трех килограммов.

Автор: Григорий Копиев