Огневые испытания РДЛ-100С «Атар»
11 декабря мы провели огневые испытания нашего первого жидкостного ракетного двигателя РДЛ-100С «Атар».
Изначально, еще в самом начале нашей работы и до получения первых серьезных инвестиций, мы обратились в МАИ с вопросом о приобретении уже полностью готового и испытанного изделия для максимально быстрого использования двигателя на небольшой жидкостной ракете. К сожалению, готового двигателя не оказалось и потребовалось провести расчеты и изготовить полностью новый ЖРД.
По факту оказалось, что работа по проектированию и изготовлению двигателя затянулась на долгие полгода. Приходилось привлекать несколько фирм, производить повторный заказ деталей из-за огромного количества брака. В ходе выполнения работ мы были вынуждены самостоятельно заниматься тем, что изначально планировали заказать в МАИ, а именно — договориться о приобретении перекиси с фирмой «Лега», синтезировать свой собственный катализатор и, ключевой момент, — создать собственный стенд.
Мы обращались к профильным ВУЗам и различным предприятиям отрасли — и получали либо отказ в проведении работ, либо ориентировочная стоимость огневых испытаний составляла значительную часть нашего финансирования за несколько лет! Разумеется, для крупных предприятий такая стоимость — совершенно нормальное явление, но для нас, к сожалению — средства на данном этапе совершенно нереальные.
Но работу необходимо было продолжать. Была разработана пневмогидросхема, выпущена конструкторская документация и собран свой собственный стенд. Несколько месяцев мы работали без выходных, решая десятки мелких, но важных вопросов.
Утром в день испытаний возникла проблема с основной площадкой. Имелась договоренность по поводу удобного ангара на закрытой территории, однако, в последний момент перед самым выездом, мы были вынуждены воспользоваться резервным вариантом.
Работать по регламенту испытаний предполагалось недолго (не более 5 секунд) и на щадящих режимах с относительно низкими температурами, что обеспечивалось избытком окислителя. Необходимо было проверить принципиальную возможность зажигания — некоторые эксперты отрасли утверждали, что керосин просто не загорится.
В первую очередь была проведена заправка окислителя — 85% перекиси водорода. При открытии дренажных отверстий было заметно, что перекись начала медленно разлагаться — однако, при такой скорости разложения ее возможно безопасно хранить в баках как минимум несколько часов. Заправка производилась через специальную стеклянную воронку. Убедившись, что все в порядке, был заправлен керосин и подано давление.
Дальнейшая работа со стендом производилась удаленно. При достижении нужного давления наддува была подана команда на подачу перекиси. Разложение перекиси на катализаторе шло успешно, наблюдалось истечение парогаза из сопла двигателя, все ключевые параметры (давления в магистралях, масса баков, тяга двигателя) были в норме. Через полторы секунды было подано горючее. Керосин воспламенился, наблюдался ровный факел.
Вскоре в факеле стали наблюдаться пульсации и начался внезапный пожар. Согласно данным телеметрии и видео, повреждения магистралей не было, а двигатель не раскалился. Прогаров также не наблюдалось.
Спустя 4 секунды работы произошел взрыв двигателя, стенд оказался поврежден. Контроллер не смог сохранить данные, поэтому для анализа причин в нашем распоряжении есть только видеоматериалы.
На основе покадрового анализа мы выдвинули версию о проблеме с огневым днищем и форсуночной головкой керосина (конструкция двигателя). Искры и пульсации в реактивной струе, предположительно, вызваны попаданием катализатора в камеру сгорания из-за размытия гранул или повреждения огневого днища.
Огневое днище держится на резьбовом соединении — соплах форсунок керосина. При повышении температуры соединение могло не выдержать давления внутри катализаторного пакета. Днище было выбито и заткнуло критическое сечение двигателя.
Корпус двигателя сохранял целостность до последнего момента, прогаров по фланцам не было — таким образом, причина в любом случае кроется внутри.
В процессе огневых испытаний был получен реальный опыт работы с выбранными нами для орбитального носителя топливными компонентами. Мы отработали зажигание топливной пары – перекись водорода – керосин. В ходе эксплуатации стенда был составлен список замечаний и возможных доработок – на основе полученных данных мы начали разработку нового варианта стационарного огневого стенда.
В ходе разработки и испытаний РДЛ-100С «Атар» был приобретен реальный опыт создания небольших ЖРД в условиях ограниченного финансирования. С использованием полученного опыта мы качественно пересмотрели нашу стратегию и заново рассмотрим путь к орбитальному носителю.