学生研究团队开发混合火箭发动机

在困难重重的一年中，伊利诺伊大学香槟分校的学生火箭队坚持不懈。他们在五个时区共同努力，成功设计了一种混合火箭发动机，该发动机使用石蜡和一种名为Nytrox的新型一氧化二氮-氧气混合物。该团队的目标是在2021年大学间火箭与工程比赛中发射装有新发动机的火箭。

“混合动力为维珍银河公司的亚轨道旅游航天器提供动力，这种引擎的发展一直充满挑战。我们的学生现在正在亲身经历这些挑战，并学习如何克服这些挑战，”迈克尔·伦贝克(Michael Lembeck)团队的顾问说。

去年，该团队目睹了使用一氧化二氮的混合动力发动机发生的许多灾难性故障。推进剂经常在举行IREC竞赛的新墨西哥沙漠中过热。伦贝克说，这激发了团队寻找一种可以在温度下保持稳定的替代燃料。Nytrox浮出水面，作为解决该问题的方法。

在该团队于去年春季学期开始研究发动机时，由于缺少安全的测试地点，兴奋地对地面氧化剂罐容器进行静水压测试很快变得沮丧。

小组负责人维格纳什·塞拉(Vignesh Sella)说：“我们计划在我的威拉德(Willard)机场退役的喷气发动机测试设施中进行测试。但是，航空航天工程部暂停了所有测试，直到可以满足安全要求为止。”

塞拉说，他们一开始感到沮丧，但通过与另一个学生火箭小组一起进行安全审查会议来审查他们的选择而集结起来。

“作为这次会议的结果，我们提出了一个推进该项目的计划。混合动力团队严格评估了我们的安全程序，并由空气动力学研究实验室经理Dassou Nagassou博士审查了我们的工作。是我们的资源，也是一位很有帮助的导师。”

塞拉(Sella)和安德鲁·拉基(Andrew Larkey)也向普渡大学求助，以汲取他们在火箭推进领域的丰富经验。他们与普渡大学研究生和实验室经理克里斯·尼尔森(Chris Nielson)建立了联系。他们进行了初步的电话设计审查，最终受邀在Purdue的Zucrow实验室进行静水压力和冷流测试，该实验室专门与现场的几位专家一起测试火箭的推进力。

塞拉说：“我们派了一些成员到那里进行侦察，并做笔记，然后将整个团队带到那里进行测试。” “虽然这些会议，关系和进步听起来很顺利且易于建立，但艰巨而难以实现。获得部门的支持，压力容器专家作为我们的导师，这使我们感到非常欣慰。我们的团队可以使用Zucrow实验室。”

该小组在很早之前就向AIAA推进与能源会议提交了扩展摘要，并假设该引擎将在文档编制过程开始之前进行组装和测试。团队负责人Vignesh Sella说，他们想记录硬测试数据，但不得不在三月份改变策略。校园转向仅在线课程也减少了所有面对面的活动，包括ISS等注册学生组织的活动。

“由于COVID-19造成的中断要求我们进行远程工作，因此我们重点研究了为引擎做的设计过程和决策记录，从而使本文成为重点。这使我们可以进行远程工作并完成不太远的论文“我们的成员(其中一些是国际成员)在Zoom和Discord上会面，在五个时区上以虚拟方式共同研究了该论文，” Sella说。

塞拉说，他和整个团队为他们所取得的成就感到自豪，并“以报仇的态度回报今年秋天”。

伊利诺伊州太空协会是航空工程系I.U的一个技术，专业和教育性外展学生组织。该协会由150名活跃成员组成。混合火箭发动机团队由20名成员组成，是ISS内五个技术项目之一。该项目始于2013年，目标是在转用全尺寸发动机之前建造一个小型混合动力火箭发动机。这款小型混合动力火箭发动机于2018年夏季成功建造并热喷，产生了继续进行设计和制造全尺寸发动机所必需的积极测试结果。

塞拉说：“在发动机完成测试后，下一个任务将是将发动机集成到火箭飞行器中，这将需要在火箭体管的几何约束范围内安装关键的飞行硬件部件，并将发动机固定在飞行器上。”

2021年6月，火箭将以“真相或后果”运输到美国太空港进行首次发射。

论文“ Nytrox-石蜡混合火箭发动机的开发”发表在2020 AIAA推进与能源论坛上。

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