MT Aerospace prova tanque de hidrogênio CFRP para propulsão de foguete

A MT Aerospace AG (Augsburg, Alemanha), uma subsidiária do grupo espacial e de 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 voltado para motores de foguete foi testado na instalação do centro de testes DLR German Aerospace em Trauen, Alemanha, como parte do projeto ComET da Agência Espacial Europeia (ESA) dentro do Programa Preparatório de Lançadores Futuros (FLPP).

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

A campanha de teste foi realizada em várias etapas, uma vez que o hidrogênio deve ser tratado e armazenado especialmente; de acordo com a empresa, o hidrogênio apenas assume um estado líquido a 20 K (-253,15 ° C, -423,67 ° F). A amostra de teste, um tanque com um 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). Foi então preenchido com líquido (ou seja, hidrogênio criogênico (LH ₂ )). Após o enchimento, o tanque foi pressurizado além do LH supercrítico ₂ pressão para atingir uma condição de estresse que é esperada quando usado em um vôo de foguete. Consequentemente, a MT Aerospace foi capaz de demonstrar com sucesso que o tanque CFRP desenvolvido e fabricado atende aos requisitos especificados em termos de LH ₂ estanqueidade ao longo de todo o histórico de carga, mesmo quando exposto a uma combinação de cargas térmicas criogênicas e altas cargas mecânicas simultâneas. Ciclos adicionais de enchimento e esvaziamento também destacaram 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 cheio com oxigênio líquido (LO _X ) em condições criogênicas. Esta segunda campanha de teste tem como objetivo provar que o material CFRP selecionado é adequado para uso com ambos os meios (ou seja, hidrogênio líquido e oxigênio líquido) em um estágio superior futuro.

Para a MT Aerospace, o resultado do teste forma uma base sólida para as próximas decisões de materiais no âmbito do projeto de demonstração do estágio superior da PHOEBUS, com o qual o ArianeGroup (Bremen, Alemanha) foi recentemente contratado. O projeto visa definir, fabricar e testar tanques com um diâmetro de dois metros até o final de 2022, em preparação para um demonstrador estrutural de estágio superior quase em escala real.

“Os resultados dos testes são muito encorajadores para nós, especialmente em vista de nosso recente investimento para expandir o ambiente de manufatura CFRP da empresa”, acrescenta Dirk Lanuschny, chefe de Programas de Lançador da MT Aerospace AG, referindo-se a uma instalação de colocação automatizada de fibra (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 [LH ₂ , LO _x ], bem como as estruturas primárias de um demonstrador de estágio superior com um diâmetro de 3,5 metros. ”