Делфт Аэрокосмическая Ракетная Техника
 | |
 Запуск ракеты Stratos II+ в 2015 году. | |
| ДЕЙР | |
| Тип компании | Студенческая команда / Некоммерческая организация |
| Промышленность | Аэрокосмическая промышленность |
| Основан | 2001 |
| Штаб-квартира | |
| Продукты |
|
| Услуги | Суборбитальный запуск ракеты , Исследования и разработки |
| Члены | Восток. 190+ (2020) |
| Веб-сайт | осмелиться |
| Сноски/ссылки [ 1 ] [ 2 ] | |
Delft Aerospace Rocket Engineering — это студенческое общество Делфтского технологического университета , насчитывающее более 190 членов. Основным направлением деятельности студенческого кружка является развитие ракетной техники на некоммерческой основе. Все разработки, от двигателей до электроники, выполняются собственными силами. Хотя в DARE реализуется несколько проектов, двумя флагманскими проектами группы являются Stratos и Project Sparrow. В состав Stratos входит ракета Stratos I, которая была запущена в 2009 году и установила европейский рекорд высоты для любительской ракетной техники - 12,5 км. [ 3 ] [ 4 ] Продолжением этой ракеты стал Stratos II+, запущенный 16 октября 2015 года, достигший высоты 21,5 км и побивший европейский рекорд высоты. [ 5 ] Летом 2018 года был запущен Stratos III, распавшийся через 20 секунд после запуска. Его преемник, Stratos IV, должен был запуститься на расстояние 100 км, но этого не произошло из-за сбоев наземных систем во время стартовой кампании. Проект Sparrow успешно разработал двигатель с регенеративным охлаждением LOX/этанол, а Stratos V, последний флагманский проект, строит на его основе ракету многоразового использования. Несмотря на то, что DARE сотрудничает с военными для безопасного проведения стартовых кампаний, технология DARE строго невоенная. Примерно 70 процентов членов приходят с факультета аэрокосмической техники Делфтского технологического университета , а остальные 30% - с других факультетов, включая машиностроение, электротехнику, прикладную физику и промышленный дизайн. В DARE также очень много иностранных студентов, причем около половины студентов приезжают из-за пределов Нидерландов.
История
[ редактировать ]DARE была основана в 2001 году шестью студентами как комитет исследовательской ассоциации VSV Леонардо да Винчи факультета аэрокосмической техники Делфтского технического университета. В 2020 году число членов увеличилось до более чем 190. За прошедшие годы DARE накопила опыт во всех трех основных технологиях ракетных двигателей (твердотопливных, жидкостных и гибридных), при этом ежегодно публикуется множество докладов на конференциях. 2009 год ознаменовался запуском Stratos I компании DARE, который установил европейский рекорд высоты в 12,5 км для студенческих ракет. После этого была начата разработка гибридных ракетных двигателей, в результате чего появился 8-кН DHX-200 Aurora . Этот двигатель был установлен на Stratos II, который после неудачного запуска в 2014 году побил европейский рекорд высоты среди студенческой ракетной техники в 2015 году.
Запускает
[ редактировать ]DARE обычно проводит два-четыре дня запуска каждый год для небольших ракет, поднимающихся на высоту не более двух километров. Эти запуски происходят на военном полигоне недалеко от Т-Харде на севере Нидерландов. Чтобы подняться на большие высоты, DARE иногда участвует в кампаниях по запуску в других частях Европы.
Удобства
[ редактировать ]Работа DARE проходит в двух местах кампуса Делфтского технического университета . Первый — это производственно-ориентированный цех в Авиационном зале факультета аэрокосмической техники. Здесь происходит основная часть производства ракет: от механической обработки металлических деталей до пайки электронных плат. Другое место — Научный центр Делфта, где проходят встречи и лекции более опытных членов.
Проекты
[ редактировать ]В DARE есть несколько команд, работающих над конкретными областями ракетных технологий, логистики, продвижения и привлечения спонсоров.
Твердая тяга
[ редактировать ]Большинство ракет DARE работают на твердотопливных двигателях , которые разрабатываются и производятся командой Solid Six и Советом по безопасности. Используемое топливо представляет собой либо смесь сорбита и нитрата калия, известную как ракетная конфета , либо смесь нитрата аммония и алюминия под названием Алан-7. Масштаб разрабатываемых двигателей составляет от 300 Н до 7000 Н.
Гибридная силовая установка
[ редактировать ]После запуска Stratos I в рамках DARE начались исследования гибридных ракетных двигателей . После обширных теоретических исследований начались небольшие испытания (в диапазоне от 500 до 1100 Н) для получения опыта работы с системой и выбора оптимальной конфигурации двигателя. Выбранное топливо представляло собой смесь сорбита, парафина и алюминия в сочетании с закисью азота в качестве окислителя. Результатом этой работы стало несколько публикаций в нескольких различных журналах, включая журнал Американского института аэронавтики и астронавтики . [ 6 ] Увеличенные версии этого двигателя используются в Stratos II+ и III , флагманских проектах DARE.
Жидкостная тяга
[ редактировать ]Хотя в настоящее время все крупносерийные двигатели, разработанные DARE, являются гибридными двигателями на основе закиси азота, логистика и производство не позволяют значительно расширить масштабы производства двигателей этого типа. По этой причине разработка ракетных двигателей LOX - Ethanol Liquid ведется в рамках DARE. Предыдущие разработки жидкостных двигателей потерпели неудачу по ряду причин, но в первую очередь из-за механической сложности этого типа силовой установки. Подразделение DARE по разработке криогенных двигателей стремится создать двигатель мощностью 2–3 кН, чтобы получить знания, необходимые обществу для использования этой технологии. Будущий план по созданию этого двигателя потенциально будет использоваться в будущих миссиях Stratos.
Группа расширенного контроля
[ редактировать ]Все ракеты DARE имеют пассивную стабилизацию, размер и расположение стабилизатора сбалансированы таким образом, что ракета разворачивается против ветра, как только минует башню. Как следствие, средний и сильный боковой ветер может серьезно ограничить высоту, которую может достичь ракета. Группа расширенного управления разрабатывает технологию активной стабилизации ракеты во время подъема.
Электроника
[ редактировать ]Все платы и программное обеспечение изготавливаются по индивидуальному заказу и разрабатываются внутри компании DARE. Они используются для раскрытия парашютов, управления двигателями и передачи радиоданных во время и после запуска.
SRP (Проект малой ракеты)
[ редактировать ]Проект «Маленькая ракета» (в просторечии известный как «Конкурс яичницы-болтуньи») — это программа DARE, цель которой — познакомить первокурсников и других заинтересованных студентов с основными принципами практической ракетной техники. Цель проекта — запустить ракету на высоту 1 км с сырым яйцом на борту и вернуть это яйцо в целости и сохранности. Чтобы помочь студентам достичь этой цели, проект начинается с нескольких лекций, объясняющих основы ракетной техники, устойчивости ракет и конструкции парашютов. Эти лекции читают старшие члены DARE, которые также являются наставниками, которые консультируют и направляют группы во время проекта. Группы в основном свободны в своих проектах, хотя каждая ракета должна пройти окончательную проверку безопасности, а твердотопливные двигатели для ракет предоставляет DARE. Проект завершается запуском на военном испытательном полигоне, где каждая конструкция подвергается испытаниям.
усталый
[ редактировать ]DARE также активно участвует в предоставлении услуг по запуску голландского проекта CanSat . [ 7 ] В частности, DARE разрабатывает, производит, тестирует и запускает ракеты-носители CanSat (CSL). За прошедшие годы эта пусковая установка претерпела несколько итераций разработки, обеспечивающих баланс между надежностью, технологичностью и грузоподъемностью. Текущая версия CSL 7 имеет полностью алюминиевую раму и, приводимая в движение твердотопливным ракетным двигателем, может поднимать от пяти до шести спутников CanSat на высоту одного километра. CSL V7 недавно использовался в качестве летающего испытательного стенда для тестирования новых технологий, разработанных DARE.
Эфир
[ редактировать ]В 2015 году стартовал проект Aether. Основное внимание уделяется демонстрации нескольких новых технологий, разработанных в рамках DARE, которые впоследствии могут быть реализованы в более крупных проектах. Он включает в себя:
- Активная стабилизация «утка» , пригодная для околозвукового полета.
- Твердотопливный двигатель мощностью 7 кН
- Усовершенствованный механизм раскрытия баллистического парашюта , необходимый для запуска кампании Stratos II+.
Совет безопасности
[ редактировать ]Совет по безопасности не занимается активной разработкой ракет, но состоит из опытных членов DARE, которые могут присоединиться к Совету по безопасности после как минимум годичного обучения. [ 8 ] Совет по безопасности наблюдает за испытаниями, проводимыми в DARE, проверяет ракеты перед запуском и отвечает за все элементы работы DARE, связанные с безопасностью. Совет по безопасности может отменить любое решение, связанное с безопасностью.
Проект Воробей
[ редактировать ]Проект «Воробей» — это новейшая инициатива DARE, направленная на создание первого в мире жидкостного ракетного двигателя с изменяемым вектором тяги , который будет называться Firebolt. Он должен обеспечивать необходимую мощность и управляемость с использованием двигателя LOX-этанол для создания ракет, преодолевающих 100-километровую линию Кармана . Этот двигатель станет преемником гибридного двигателя Nimbus, используемого в ракете DARE Stratos IV, приводящей в действие следующее поколение высокопроизводительных ракет DARE, и станет первым шагом на пути к отправке первой ракеты, разработанной студентами, на орбиту вокруг Земли.
Проект «Воробей» в конечном итоге разработает готовый к полету двигатель, который DARE может интегрировать в зондирующую ракету ; зондирующая ракета также станет испытательным стендом для проверки динамики ракеты с двигателем с вектором тяги. Ракета в конечном итоге будет включать в себя системы подготовки и восстановления.
Стратос
[ редактировать ]Стратос I
[ редактировать ]Stratos I установил рекорд максимальной высоты, достигнутой студенческой ракетой, - 12,5 км. [ 9 ] Он был запущен с космодрома Эсрейндж в Швеции в 2009 году. Это была двухступенчатая твердотопливная ракета , оснащенная ускорителями, разработанными и построенными в рамках DARE. После успешного подъема парашюты не раскрылись, и обе ступени разбились. Достигнутая высота и место крушения могут быть получены с помощью оборудования стартового полигона, что позволит восстановить вторую ступень после запуска. Первую ступень обнаружили лишь случайно спустя 8 лет, во время плановой проверки космодрома.
Слои II/II+
[ редактировать ] Фотография сделана Stratos II+ в период его апогея . | |
| Функция | Звучащая ракета |
|---|---|
| Производитель | ДЕЙР |
| Страна происхождения | Нидерланды |
| Размер | |
| Высота | 6,9 м (23 фута) |
| Диаметр | 20 см (7,9 дюйма) |
| Масса | 185 кг (408 фунтов) |
| Этапы | 1 |
| История запуска | |
| Запуск сайтов | Ареносильо |
| Бустеры – DHX-200 Аврора | |
| Максимальная тяга | 11 кН (пиковая) |
| Удельный импульс | 205 с |
| Время горения | 23 |
| Порох | Сорбит , Парафин , Алюминий / Закись азота |
Ракета Stratos II+ была крупнейшим проектом DARE и изначально была нацелена на достижение высоты 50 км. Однако после изменений в конструкции и обновленного моделирования достижение этой высоты стало маловероятным. Stratos II+ был успешно запущен 16 октября 2015 года из Эль-Ареносильо Национального института аэрокосмической техники , недалеко от города Севилья в Испании . Он достиг высоты 21,5 км, чем побил предыдущий рекорд студенческой ракетной техники. [ 10 ] Первоначально ракета называлась Stratos II, но в октябре 2014 года ее не удалось запустить. Были внесены конструктивные улучшения, после чего ракета получила название Stratos II+.
Stratos II+ был оснащен одноступенчатым гибридным двигателем DHX-200 Aurora, пиковая мощность которого составляла 11 кН. Двигатель имеет общий импульс 180 кН и горит примерно 23 секунды. [ 11 ] После этого двигатель выключается, и ракета продолжает движение по инерции до апогея. Stratos II+ нес на борту несколько научных грузов для проведения измерений в верхних слоях атмосферы. Среди них эксперимент по радиоастрономии из Университета Радбауд в Неймегене , [ 12 ] система камер с видеосвязью от компании DelftDynamics [ 13 ] [ 14 ] и счетчик Гейгера от Венгерской академии наук Центра энергетических исследований .
Обзор попыток запуска Stratos II и II+ представлен в таблице ниже.
| Пытаться | Планируется | Результат | Повернись | Причина | Точка принятия решения | Погода хорошая (%) | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 октября 2014, 11:00:00 | вычищенный | — | Погода | |||
| 2 | 2 октября 2014, 18:15:00 | вычищенный | 1 день 7 часов 15 минут | Отказ системы прекращения полета | (Т-1:20) | ||
| 3 | 3 октября 2014, 15:15:00 | вычищенный | 0 дней 21 час 0 минут | Главный клапан окислителя заклинил из-за утечки N2O из системы подачи. | (Т-0:01) | ||
| 4 | 15 октября 2015, 16:00:00 | вычищенный | 377 дней 0 часов 45 минут | Клапан воспламенителя не открылся, что привело к сбою зажигания. | 100 | ||
| 5 | 16 октября 2015, 16:33:00 | успех | 1 день 0 часов 33 минуты | - | 100 | Высота апогея 21,5 км. |
Стратос 3
[ редактировать ] Stratos III перед стартом. | |
| Функция | Звучащая ракета |
|---|---|
| Производитель | ДЕЙР |
| Страна происхождения | Нидерланды |
| Размер | |
| Высота | 8,2 м (27 футов) |
| Диаметр | 28 см (11 дюймов) |
| Масса | 330 кг (730 фунтов) |
| Этапы | 1 |
| История запуска | |
| Запуск сайтов | Ареносильо |
| Бустеры — DHX-400 Нимбус | |
| Максимальная тяга | 25 кН (пиковая) |
| Удельный импульс | 179 с |
| Порох | Сорбит , Парафин , Алюминий / Закись азота |
Stratos III — одноразовая ракета-зонд, разработанная студенческой ракетной командой Delft Aerospace Rocket Engineering Делфтского технического университета. Проект стартовал в 2016 году как преемник миссии Stratos II+ с целью вернуть европейский рекорд высоты среди студенческой ракетной техники, который в настоящее время принадлежит немецкой команде HyEnD.
Ракета Stratos III имеет высоту 8,2 м и оснащена гибридным ракетным двигателем DHX-400 Nimbus мощностью 360 кН. [ 15 ] В DHX-400 Nimbus в качестве окислителя используется закись азота смесь парафина , сорбита и алюминиевого , а в качестве топлива — порошка. Бак окислителя изготовлен из углеродного волокна с алюминиевым вкладышем и способен хранить 174 кг закиси азота под давлением 60 бар. DHX-400 — самый мощный в мире гибридный двигатель любительской постройки с максимальной тягой 25 кН. [ 16 ]
Ракета несет научную полезную нагрузку от NLR , которая является прототипом IMU для предлагаемой будущей европейской ракеты-носителя SMILE. [ 17 ] Кроме того, Stratos III имеет нисходящую линию прямой трансляции на 360 градусов.
В апогее носовая часть с полезной нагрузкой отделяется от бака окислителя и двигательной установки. После этого устройство раскрытия парашюта раскрывает тормозной и основной парашюты, обеспечивая безопасную посадку на скорости 13 м/с в Атлантическом океане . После этого носовой обтекатель поднимается на лодке. Stratos III запускается из Эль-Ареносильо , аналогично Stratos II+. Окно запуска откроется 16 июля 2018 г. и закроется 27 июля 2018 г. Обзор попыток запуска представлен в таблице ниже.
| Пытаться | Планируется | Результат | Повернись | Причина | Точка принятия решения | Погода хорошая (%) | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 24 июля 2018, 21:00:00 | отменен | — | ветер слишком сильный | (Т-2:50) | 25 | |
| 2 | 26 июля 2018 г., 3:30:00 | отказ | 1 день 6 часов 30 минут | потеря транспортного средства через 20 секунд после начала полета | (Т+0:20) | 100 |
Вторая попытка запуска изначально была запланирована на 25 июля в 23:00 по центральноевропейскому летнему времени. Однако при 100% погодном GO произошла значительная задержка при повышении давления в баке закиси азота. Это привело к тому, что запуск был отложен до 3:30 утра 26 июля. После успешного запуска через 20 секунд полета произошла аномалия, приведшая к потере корабля. [ 18 ]
Стратос IV
[ редактировать ] Ракета Stratos IV на автомобиле Corvette C7 во время презентации. | |
| Функция | Звучащая ракета |
|---|---|
| Производитель | ДЕЙР |
| Страна происхождения | Нидерланды |
| Размер | |
| Высота | 8,3 м (27 футов) |
| Диаметр | 28 см (11 дюймов) |
| Масса | 320 кг (710 фунтов) |
| Этапы | 1 |
| Бустеры — DHX-400 Нимбус | |
| Максимальная тяга | 26 кН (пиковая) |
| Удельный импульс | 179 с |
| Порох | Сорбит , Парафин , Алюминий / Закись азота |
После крушения Stratos III в полете было начато расследование с целью установить причину гибели аппарата. Команда, проводившая расследование, состояла из членов команды Stratos III, а также недавно сформированной команды Stratos IV. Основными источниками информации были телеметрические данные, передаваемые с корабля в течение 20 секунд полета (данные от двух бортовых IMU , а также GPS-приемника и датчиков давления), а также наземные измерения, выполненные с помощью радара и допплера. Эти источники позволили команде собрать воедино картину пути, по которому Стратос III следовал во время полета. На основании этих данных был сделан вывод, что транспортное средство подверглось явлению, известному как сцепление по тангажу или инерционное сцепление . Это происходит, когда скорость крена транспортного средства соответствует естественной частоте шага транспортного средства. Это заставляет транспортное средство двигаться коническим, а не линейным движением, и когда две частоты соединяются, транспортное средство становится нестабильным и отклоняется от траектории полета, что приводит к его разрушению.
Когда рассматривалась цель Stratos IV, большое влияние оказало сочетание характеристик двигателя и массы автомобиля Stratos III. Было замечено, что эта комбинация дает моделируемые апогеи, приближающиеся к 100 км, или линию Кармана . Поскольку достижение этой высоты является долгосрочной целью проекта Stratos, было решено продолжить разработку Stratos III. Таким образом, проект Stratos IV фокусируется на минимизации массы автомобиля, сохраняя при этом внутреннюю геометрию двигателя, на разработку которой ушло три года. Дизайн Stratos IV был представлен 12 февраля 2019 года. [ 19 ]
Изменения в конструкции по сравнению с Stratos III:
- Экономия веса
- Композитная камера сгорания (на 6 кг легче алюминиевого аналога)
- Twaron Nosecone (на 2 кг легче аналога из стекловолокна)
- Титановая насадка, напечатанная на 3D-принтере (на 12 кг легче, чем полностью графитовый эквивалент)
- Уменьшение риска из-за крена и наклона муфты
- Конические интерфейсы между модулями (более жесткие, чем предыдущие плоские интерфейсы)
- Корпус моторного отсека (более жесткий, чем у версии лонжерона , с улучшенным доступом)
- Увеличенные плавники (более стабильный запас статики во время полета)
- Модуль управления креном с использованием закиси азота подруливающих устройств на
- Это варьируется
- 5 камер (четыре радиальные, одна обращена вниз и одна смотрит через восстановительную пластину для наблюдения за отделением бака и раскрытием парашюта)
- Устройство подачи горячего газа (меньше компонентов, следовательно, более высокая надежность, чем у эквивалента холодного газа)
Кампания по запуску Stratos IV прошла в конце 2021 года в испытательном центре Эль-Ареносильо . [ 20 ] После нескольких технических проблем ракета не была запущена, и кампания завершилась. [ 21 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «ДЕЙР: О нас» . Делфтское аэрокосмическое ракетное машиностроение . Проверено 17 ноября 2018 г.
- ^ «Сайт пресс-кита NASA CRS-6 Dreamteam Delft Aerospace Rocket Engineering» . Делфтский технологический университет. Архивировано из оригинала 18 января 2021 года . Проверено 17 ноября 2018 г.
- ^ «Студенты Делфтского технического университета побили рекорд с экспериментальной ракетой» . Эльзевир (на голландском языке). 17 марта 2009. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года . Проверено 8 июля 2014 г.
- ^ «Проект Стратос» . Делфтское аэрокосмическое ракетное машиностроение. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года . Проверено 18 июня 2014 г.
- ^ «Ракета на свечном воске и подсластителях кофе взлетает на 21 километр» . НОС . Проверено 4 ноября 2015 г.
- ^ Кноп, Тобиас; Зандберген, Барри; Червоне, Анджело; Хейсман, Ральф; Пауэлл, Стефан; Вернер, Роберт; Элен, Йоханнес; Линдеманн, Феликс; Подмигни, Йерун; Беккер, Кристоф; Самаравикрама, Капил (2013). «Исследования гибридного топлива на основе сорбита с закисью азота для зондирующей ракеты Stratos II» . Сайт журнала Американского института аэронавтики и астронавтики . Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.2013-4049 . ISBN 978-1-62410-222-6 .
- ^ «Конкурс CanSat, Голландия» . Проверено 5 июля 2014 г.
- ^ «Совет по безопасности DARE» . Архивировано из оригинала 7 ноября 2017 года . Проверено 2 ноября 2017 г.
- ^ «Стратос I» . Проверено 2 ноября 2017 г.
- ^ «Мы побили рекорд! | DARE — Delft Aerospace Rocket Engineering» . dare.tudelft.nl . Архивировано из оригинала 23 ноября 2015 г.
- ^ «Технические подробности Stratos II+» . Архивировано из оригинала 28 июля 2018 г. Проверено 14 июля 2018 г.
- ^ «Проект Стратос» .
- ^ «Новости DelftDynamics» . Архивировано из оригинала 10 августа 2014 г.
- ^ «Новости Стратоса» . Архивировано из оригинала 11 августа 2014 г. Проверено 9 августа 2014 г.
- ^ П. М. ван ден Берг, Ф. Баррейро, К. Л. Клоп, Д. А. ван Стридонк, С. Т. Келер, Разработка гибридного ракетного двигателя мощностью 25 кН для зондирующей ракеты Stratos III, 69-й Международный астронавтический конгресс (IAC), Бремен, Германия, 1–5 октября 2018 год
- ^ «Статический огонь на Youtube» . Ютуб . Проверено 13 июля 2018 г.
- ^ «Чувствительная электроника NLR для Stratos III выдерживает испытание на вибрацию» . Проверено 14 июля 2018 г.
- ^ «Неудачный запуск Stratos III» . Архивировано из оригинала 1 октября 2018 года . Проверено 29 июля 2018 г.
- ↑ Презентация конструкции ракеты Stratos IV , YouTube-канал Delft Aerospace Rocket Engineering, 13 февраля 2019 г.
- ^ @daretudelft (28 сентября 2021 г.). «Две недели назад скелетная команда, состоящая из семи участников #StratosIV, отправилась впереди основной группы, чтобы начать заселение…» ( Твит ) – через Twitter .
- ^ «Стратос IV – Делфтская аэрокосмическая ракетотехника» .