更可靠！HyImpulse测试石蜡/液态氧混合动力火箭发动机

本月，发射初创公司HyImpulse在德国航天局的Lampoldshausen基地成功测试了其16800磅的混合动力火箭发动机。

HyImpulse的总部位于德国的纽恩施塔德，该公司正在开发其SL1三级运载火箭，其设计目的是将有效载荷高达500公斤带到太阳同步轨道。

这个轻型运载火箭将由12个16800磅的混合动力火箭发动机提供动力，其中第一级有8个，第二级有4个，第三级还有4个较小但相同的发动机。

HyImpulse公司开发的混合动力火箭发动机由石蜡基燃料和液氧提供动力。

该发动机的设计使用比液体燃料系统更简单的硬件，同时提供比严格的固体燃料发动机更大的安全性。

HyImpulse公司表示，9月15日的首次热燃测试证实，石蜡/液态氧混合火箭发动机的性能与液态碳氢基燃料相当。

这一性能是利用比液体燃料火箭发动机更简单的推进系统实现的，可靠性高，成本低。

火箭发射的安全性一直是一个难题。

目前，固体推进剂将燃料和氧化剂结合在一起，形成一种材料，一旦点燃，必须在有控制的情况下持续燃烧，否则火箭可能会爆炸。

斯坦福大学教授Brian Cantwell提出了一种方法，开发一种混合推进系统，将燃料以固体的形式储存，氧化剂以液体的形式储存，这样如果发生发射问题，火箭发动机可以减速以避免灾难。

“我们的燃料是基于石蜡，这是人类所知的最古老的燃料之一，”Cantwell说。

混合动力火箭的概念并不新鲜。在1933年8月17日苏联的第一次火箭发射中，一组科学家测试了一种小型混合发射装置，该装置基于液氧和一种凝胶形式的汽油。

火箭达到了400米，但不能扩大规模，该小组继续开发大型液体火箭，最终用于发射Sputnik。

20年前，当时还在坎特韦尔读博士的Arif Karabeyoglu取得了进展，他发现石蜡燃烧的速度足以释放出发射大型火箭所需的巨大推力。

从那以后，Cantwell的实验室和世界各地的其他人一直在开发石蜡基混合动力火箭发动机。

从概念上讲，Cantwell的混合动力发动机可以被比作一根空心的大蜡烛，而灯芯通常是中空的。

一旦氧化剂被喷入内核并点燃，一层薄薄的石蜡就会沿着内核表面融化，释放出快速燃烧的液滴波。关掉氧化剂流，蜡烛就灭了。

在NASA的艾姆斯实验室，科学家开发并测试了石蜡混合燃料原型火箭，“Peregrine火箭”。

该火箭高35英尺，直径约2英尺，产生约15000磅的推力。

Cantwell说，NASA正在考虑从火星发射混合动力火箭，部分原因是石蜡比固体燃料更容易经受温度波动。

他解释说，火星上的温度晚上可能低至零下100华氏度，白天则飙升至20华氏度。

在这种极端情况下，固体推进剂往往会产生裂缝，从而导致发动机燃烧不均匀并发生爆炸。

设计人员可以通过隔热层使固体火箭与这些气温变化绝缘，但这会增加重量，这些额外的重量本可以用于更多的科学研究。

Cantwell说，石蜡不太容易受到温度波动的影响，使得混合动力系统更轻更安全。

编译/前瞻高端装备研究组

参考资料：

https://spacenews.com/hyimpulse-hybrid-rocket-motor-roars-to-life-for-the-first-time/

https://engineering.stanford.edu/magazine/article/rocket-fuel-made-wax