Throttleable Liquid Propulsion Demonstrator (TLPD) to demonstrator silnika rakietowego Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytutu Lotnictwa, który idealnie sprawdzi się jako element górnych stopni małych rakiet i może być wykorzystywany w statkach kosmicznych, rakietach nośnych lub misjach eksploracyjnych. Silnik może zmieniać swój ciąg do 10% i do 110% idealnych warunków pracy. Takie parametry stwarzają możliwości zastosowań podczas lądowania na innych planetach. Zaletą rozwiązania jest możliwość ponownego uruchamiania oraz wykorzystywania nietoksycznych, łatwych do przechowywania materiałów pędnych.

Pierwsza kampania testowa TLPD z pasywnie chłodzoną komorą spalania

Ważnym elementem silnika są elektronicznie sterowane zawory regulujące przepływ materiałów pędnych do silnika. Jak pisaliśmy w sierpniu 2024 r. pierwsza faza testów potwierdziła prawidłowe działanie silnika na różnych poziomach ciągu w stanach ustalonych. W tych testach silnik pracował na ustalonych poziomach mocy od uruchomienia do końca każdego odpalenia. W obecnych eksperymentach inżynierowie zmieniali siłę ciągu – lub moc silnika – podczas jego pracy. Wyniki nadal były bardzo obiecujące. Testy potwierdziły m.in. działanie zaawansowanych technologicznie zaworów.

Dynamika silnika – nowa komora spalania

Demonstrator dławionego napędu cieczowego z komorą spalania chłodzoną cieczą

W drugiej fazie kampanii testowej w listopadzie 2024 r. silnik odpalał i pracował ze zmiennym ciągiem przez maksymalnie minutę – ponad siedem razy dłużej niż w pierwszych testach. Było to możliwe dzięki zastosowaniu nowej komory spalania, w której dodano chłodzenie wodne. Zabieg ten pozwolił na dłuższe testy przy jednoczesnym zróżnicowaniu ciągu. Zmiana ciągu w trakcie pracy silnika jest ze względów użytkowych ważnym zagadnieniem, co było obecnie testowane. Podczas dławienia silnik pracuje w tak zwanych fazach przejściowych, które z definicji są dynamiczne, a zatem trudne do przewidzenia lub kontrolowania. Okazało się, że konstrukcja silnika działała doskonale z bardzo stabilnym spalaniem we wszystkich punktach pracy silnika testowanych w 14 przebiegach testu gorącego.

Faza przypominająca lot

Dotychczasowy sukces Demonstratora Dławionego Napędu Ciekłego (TLPD) sprawił, że projekt będzie kontynuowany. W ciągu najbliższych dwóch lat demonstrator zostanie zmodernizowany do silnika zbliżonego do lotu, dostosowanego specjalnie do potrzeb europejskiego transportu kosmicznego. Przeznaczono na ten cel budżet w wysokości 5 mln EUR.

Nowy demonstrator silnika będzie zawierał ulepszenia techniczne i optymalizacje oraz zostanie zaprojektowany tak, aby można go było zintegrować z lądownikiem na inną planetę lub księżyc, a także z holownikami i operacyjnymi statkami kosmicznymi do usuwania kosmicznych śmieci lub tankowania składów orbitalnych.

Projekt jest częścią programu ESA Future Launchers Preparatory Programme (FLPP) z głównym wykonawcą „Łukasiewicz Research Network – Instytut Lotnictwa” (Łukasiewicz-ILOT) z siedzibą w Polsce oraz partnerami Astronika i Jakusz SpaceTech. Spółka spin-off Łukasiewicza, Thaliana Space, dołączy do projektu w drugiej fazie, współpracując z potencjalnymi klientami w celu uwzględnienia ich potrzeb w projekcie silnika.

Zdjęcia: Łukasiewicz – ILoT

Źródło: ESA