MT Aerospace Demonstra Tanque de Hidrogênio CFRP Avançado para Propulsão de Foguetes

A MT Aerospace AG (Augsburg, Alemanha), subsidiária do grupo de espaço e tecnologia OHB SE (Bremen), alcançou um marco importante no desenvolvimento direcionado de um estágio superior de polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) para um futuro lançador europeu. Um protótipo do tanque CFRP de alto desempenho destinado a motores de foguete foi testado na instalação do centro de testes aeroespaciais alemão DLR em Trauen, Alemanha, como parte do projeto ComET da Agência Espacial Europeia (ESA) dentro do Future Launchers Preparatory Programme (FLPP).

Tanque Sem Revestimento (Linerless) Resiste a Ciclos Criogênicos

A MT Aerospace diz que o tanque CFRP provou sua capacidade de carga estrutural e estanqueidade ao longo de vários ciclos de pressão a temperaturas criogênicas em torno de 20 Kelvin (-253°C), apesar de ser sem revestimento (linerless). "O resultado do teste é um sucesso inovador na Europa; afinal, tanques de combustível são elementos críticos de segurança em qualquer sistema de propulsão", explica Hans Steininger, CEO da MT Aerospace AG. "Provamos que um tanque de pressão de alto desempenho feito de CFRP pode suportar estresse criogênico. No futuro, o uso de tanques de alto desempenho CFRP não deve apenas permitir lançamentos de foguetes seguros, mas também explorar a vantagem de massa significativamente menor em comparação com tanques metálicos."

Campanha de Testes em Estágios

A campanha de testes foi realizada em vários estágios, pois o hidrogênio deve ser especialmente tratado e armazenado; segundo a empresa, o hidrogênio só assume estado líquido a 20 K (-253,15°C, -423,67°F). O espécime de teste, um tanque com diâmetro de 400 milímetros, foi primeiro submetido a um teste de vazamento de hélio à temperatura ambiente e a cerca de 77 Kelvin (-196,15°C, -321,07°F). Em seguida, foi preenchido com hidrogênio líquido (LH₂). Após o enchimento, o tanque foi pressurizado além da pressão supercrítica de LH₂ para alcançar uma condição de estresse esperada quando usado em voo de foguete. Consequentemente, a MT Aerospace pôde demonstrar com sucesso que o tanque CFRP que desenvolveu e fabricou atende aos requisitos especificados em termos de estanqueidade de LH₂ ao longo de todo o histórico de carga, mesmo quando exposto a uma combinação de cargas térmicas criogênicas e cargas mecânicas altas simultâneas. Ciclos adicionais de enchimento e esvaziamento também sublinharam o excelente comportamento do tanque.

Para confirmar a qualidade do tanque, um teste adicional de vazamento de hélio foi concluído. Isso deu à MT Aerospace o sinal verde para outro teste, que se concentrará na reação do tanque quando preenchido com oxigênio líquido (LO_X) sob condições criogênicas. Esta segunda campanha de testes visa provar que o material CFRP selecionado é adequado para uso com ambos os meios (hidrogênio líquido e oxigênio líquido) em um futuro estágio superior.

Base para Projeto PHOEBUS e Expansão de Fabricação

Para a MT Aerospace, o resultado do teste forma uma base sólida para as próximas decisões de materiais dentro da estrutura do projeto demonstrador de estágio superior PHOEBUS, com o qual a ArianeGroup (Bremen, Alemanha) foi recentemente contratada. O projeto visa definir, fabricar e testar tanques com diâmetro de dois metros até o final de 2022, em preparação para um demonstrador de estágio superior estrutural em escala quase real.

"Os resultados dos testes são muito encorajadores para nós, especialmente tendo em vista nosso recente investimento para expandir o ambiente de fabricação CFRP da empresa", acrescenta Dirk Lanuschny, chefe de Programas de Lançadores na MT Aerospace AG, referindo-se a uma instalação de colocação automatizada de fibras (AFP) que permitirá a produção de tanques com diâmetros típicos de veículos de lançamento no início de 2022. "Como parte do projeto PHOEBUS, pretendemos fabricar os dois tanques criogênicos [LH₂, LO_x] bem como as estruturas primárias de um demonstrador de estágio superior com diâmetro de 3,5 metros."