MT Aerospace prueba el tanque de hidrógeno CFRP para propulsión de cohetes

MT Aerospace AG (Augsburg, Alemania), filial del grupo espacial y tecnológico OHB SE (Bremen), ha alcanzado un hito importante en el desarrollo específico de una etapa superior de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) para un futuro lanzador europeo. Un prototipo del tanque CFRP de alto rendimiento destinado a motores de cohetes se probó en las instalaciones del centro de pruebas aeroespacial alemán DLR en Trauen, Alemania, como parte del proyecto ComET de la Agencia Espacial Europea (ESA) dentro del Programa Preparatorio de Lanzadores Futuros (FLPP).

MT Aerospace dice que el tanque de CFRP ha demostrado su capacidad de carga estructural y su estanqueidad durante varios ciclos de presión a temperaturas criogénicas de alrededor de 20 Kelvin (-253 ° C), a pesar de que no tiene revestimiento. “El resultado de la prueba es un éxito revolucionario en Europa; después de todo, los tanques de combustible son elementos críticos para la seguridad en cualquier sistema de propulsión ”, explica Hans Steininger, CEO de MT Aerospace AG. “Hemos proporcionado pruebas de que un tanque de presión de alto rendimiento fabricado con CFRP puede resistir el estrés criogénico. En el futuro, el uso de tanques de alto rendimiento de CFRP no solo debería permitir el lanzamiento seguro de cohetes, sino que también puede aprovechar la ventaja de una masa significativamente menor en comparación con los tanques metálicos ".

La campaña de prueba se llevó a cabo en varias etapas, ya que el hidrógeno debe tratarse y almacenarse especialmente; Según la empresa, el hidrógeno solo asume un estado líquido a 20 K (-253,15 ° C, -423,67 ° F). La muestra de prueba, un tanque con un diámetro de 400 milímetros, se sometió primero a una prueba de fuga de helio a temperatura ambiente y a aproximadamente 77 Kelvin (-196,15 ° C, -321,07 ° F). Luego se llenó con líquido (es decir, hidrógeno criogénico (LH ₂ )). Después del llenado, el tanque se presurizó más allá de la LH ₂ supercrítica presión para lograr una condición de estrés que es de esperar cuando se usa en un vuelo de cohete. En consecuencia, MT Aerospace pudo demostrar con éxito que el tanque de CFRP que desarrolló y fabricó cumple con los requisitos especificados en términos de LH ₂ estanqueidad a lo largo de todo el historial de carga, incluso cuando se expone a una combinación de cargas térmicas criogénicas y cargas mecánicas elevadas simultáneas. Otros ciclos de llenado y vaciado también subrayaron el excelente comportamiento del tanque.

Para confirmar la calidad del tanque, se completó una prueba adicional de fuga de helio. Esto le dio a MT Aerospace el visto bueno para otra prueba, que se centrará en la reacción del tanque cuando se llena con oxígeno líquido (LO _X ) en condiciones criogénicas. Esta segunda campaña de prueba tiene como objetivo demostrar que el material CFRP seleccionado es adecuado para su uso con ambos medios (es decir, hidrógeno líquido y oxígeno líquido) en una etapa superior futura.

Para MT Aerospace, el resultado de la prueba constituye una base sólida para las próximas decisiones de material en el marco del proyecto de demostración de la etapa superior PHOEBUS, con el que se encargó recientemente ArianeGroup (Bremen, Alemania). El proyecto tiene como objetivo definir, fabricar y probar tanques con un diámetro de dos metros para fines de 2022, en preparación para un demostrador de etapa superior estructural casi a escala real.

“Los resultados de las pruebas son muy alentadores para nosotros, especialmente en vista de nuestra reciente inversión para expandir el entorno de fabricación de CFRP de la compañía”, agrega Dirk Lanuschny, jefe de Programas de Lanzadores en MT Aerospace AG, refiriéndose a una instalación de colocación automatizada de fibra (AFP) que permitirá la producción de tanques con diámetros típicos de los vehículos de lanzamiento a principios de 2022. “Como parte del proyecto PHOEBUS, pretendemos fabricar los dos tanques criogénicos [LH ₂ , LO _x ] así como las estructuras primarias de un demostrador de escenario superior con un diámetro de 3,5 metros ”.