Prototipo del motore Vulcan 28K

14/03/2015

 Prototipo del motore Vulcan 28K

Il motore Vulcan 28K Ns e' il propulsore ibrido progettato per il vettore Statosfera.

E' progettato per erogare una spinta media di 1000 Newton per circa 28 secondi, erogando percio' un impulso totale di 28.000 Ns.

Il serbatoio ha un diametro esterno di 200 mm la sua lunghezza e' di 720 mm. A carica completa puo' contenere circa 10Kg di azoto protossido.

E' costruito interamente in composito di carbonio/kevlar, avvolto in piu' strati sopra un formatore in lamiera di alluminio sottile.

Lo spessore delle pareti in composito e' di 3 mm.

Sull'estremita' superiore sono installati i raccordi per il caricamento dell'ossidante e il dispositivo di sfiato.

La valvola a sfera per di rilascio dell'ossidante e' aperta da un sistema elettromeccanico realizzato con un servomotore pilotato da una centralina computerizzata in grado di chiudere il flusso in caso di necessita'.

Nel caso la traiettoria di volo superi gli 8 gradi dalla verticale, il motore viene spento e poi attivato il sistema di rientro.

L'iniettore dell'ossidante nelle camera di combustione e' calibrato in modo da erogare un flusso di 350 grammi/secondo di azoto protossido ed e' costituito da una lancia cilindrica forata superficialmente in modo da erogare l'ossidante sulle pareti interne del grain.

L'accensione e' gestita sempre dalla stessa centralina che apre la valvola quando la temperaura del grain supera un determinato livello. Il rilevamento e' ottenuto per mezzo di una termocoppia posta internamente al grain.

L'ugello e' realizzato in ossido di zirconio ottenuto per colatura in stampo, e' in grado di resistere alla temperatura di 2200 gradi C°.

Questa particolare ceramica prodotta negli Stati Uniti e' un formulazione a due componenti che polimerizzano a freddo senza la necessita' di trattamenti termici. E' stata scartata l'opzione dell'ugello in grafite in quanto l'erosione causata dal lungo tempo di accensione lo degraderebbe eccessivamente modificando la curva di spinta.

La camera di combustione e' costruita in lega di alluminio T6061-T3 lavorata al tornio, con una fasciaura esterna in nastro di fibra di carbonio/epoxy. Allo stesso modo sono costruite le chiusure superiore ed inferiore.

Quest'ultima integra anche il cono "DeLaval" a profilo parabolico in fibra di carbonio e ceramica, prolungamento dell'ugello interno, che ha la funzione di ottimizzare il flusso di gas combusti.

Sulla chiusura superiore sono previste le filettature per il montaggio dei passacavi della termocoppia e del dispositivo ignitore. Sono ricavate dalle candelette "glow-plug" per motori di aeromodello.

Il grain e' realizzato con una colata di Hydroxil Terminated Poly Butadyene con un "port" centrale di 40 mm sagomato a stella. Il suo diametro esterno e' di 84 mm ed e' lungo 450 mm.

E' rivestito esternamente da un "liner" isolante in fibra di vetro.

L'accensione e' attivata da una pastiglia cilindrica di ignitore a bassa velocita' di combustione inserita in una cavita' ricavata sulla parte superiore del grain.


Foto del prototipo in acciaio (per test al banco) del motore da 12 KNs: