Индийский стартап испытал напечатанный на 3D-принтере криогенный двигатель тягой 5 кН

Стартап Othisis из Бангалора провёл успешный огневой стендовый тест ракетного двигателя, полностью изготовленного методом 3D-печати по металлу.

Тяга прототипа составляет 5 кН, а суммарный импульс, по данным разработчиков, достигает 100 кНс. Успеху предшествовало несколько неудачных попыток запуска.

Двигатель пока не получил собственного имени, но его схема уже описана достаточно подробно. Это полностью криогенная установка, работающая на паре жидкий кислород и метан, оба компонента хранятся в охлаждённом жидком состоянии. Конструкция рассчитана на многократное использование по схеме VTVL, то есть вертикальный старт и вертикальная посадка.

Охлаждение камеры реализовано за счёт контура с холодным топливом, которое проходит по стенкам перед подачей в камеру сгорания. Такой подход снимает необходимость в отдельном расходуемом хладагенте. Дополнительный плюс метанового топлива в перспективе внеземных миссий, ведь и кислород, и метан теоретически можно синтезировать на месте из углекислого газа и воды.

По сравнению с распространённой связкой керосин плюс кислород метан горит энергичнее и почти не оставляет нагара и сажи в тракте. Это напрямую сокращает время обслуживания между полётами и ускоряет подготовку носителя к повторному пуску. Именно поэтому метановую схему выбрали для своих двигателей SpaceX, Blue Origin и ряд других частных компаний.

Недостатки у метана тоже есть, и разработчикам приходится с ними считаться:

• меньшая плотность топлива, из-за чего требуются баки большего объёма

• более сложное хранение из-за низких температур сжижения

• повышенные требования к безопасности при заправке и обращении

Сам двигатель напечатан по технологии SLM, то есть селективного лазерного плавления. Принтер наносит на платформу слой микроскопического металлического порошка, после чего лазер расплавляет его в нужных точках, превращая в монолит. Далее платформа опускается на доли миллиметра, наносится новый слой порошка, и цикл повторяется.

Толщина одного слоя в такой печати составляет всего 0,05–0,06 мм, а работать установка может с металлами и сплавами, недоступными потребительским 3D-принтерам. Для ракетных двигателей это ключевое преимущество, так как печать позволяет получить сложные внутренние каналы охлаждения и форсуночную головку за одну операцию, без сварки десятков отдельных деталей.

Othisis намерена использовать двигатель на многоразовой ракете-прыгуне, испытания которой запланированы на конец нынешнего года. Такие аппараты поднимаются на небольшую высоту и садятся обратно, отрабатывая управление тягой, стабилизацию и алгоритмы посадки. Это стандартный этап на пути к полноценному носителю с возвращаемой первой ступенью.