Студенческие ракетные клубы Spaceshot — Часть 1 (США)
30 октября 2022 г.Обзор жидкостных ракетных двигателей и усилий студентов по космическим полетам в США
За последние несколько лет в средних школах и колледжах по всему миру появились клубы жидкостных двигателей и космических ракет. Эти клубы дают студентам практический опыт проектирования, строительства и испытаний ракет с использованием жидкого топлива. Самый известный из этих клубов, вероятно, находится в Массачусетском технологическом институте (MIT). Ракетная группа Массачусетского технологического института существует уже более 50 лет и запустила множество успешных ракет, в том числе недавнюю, которая достигла высоты более 30 км. Другие известные клубы включают клубы Стэнфордского университета, Университета Южной Калифорнии и Университета Пердью. Эти клубы позволяют студентам узнать о передовой области техники. Они также открывают путь для тех, кто заинтересован в карьере в аэрокосмической технике и других смежных областях.
МАСА в УМиче
Студенческая ракетная команда Мичигана называется MASA. Инженеры объединяются для проектирования, создания и запуска ракет на жидком топливе с использованием междисциплинарного подхода. MASA разделена на семь подгрупп, что позволяет членам команды развивать свои инженерные, деловые, информационные и лидерские навыки. Команда MASA работает над тем, чтобы вывести Мичиган на новый уровень!
Ракета Clementine была разработана MASA как одноступенчатая сверхзвуковая ракета. В дополнение к своей системе kerolox с подачей под давлением, Clementine оснащен топливными баками из нержавеющей стали со сварными швами, усовершенствованной авионикой, композитными аэроконструкциями и многим другим. В Соединенных Штатах это самая большая ракета, построенная студентами, высотой более 20 футов и диаметром 10,5 дюймов.
https://youtu.be/2v1LnBObIhM?embedable=true
Лаборатория ракетного движения Университета Южной Калифорнии (USCRPL)
Задавшись целью построить ракету с нуля, USCRPL стала первой студенческой организацией в мире, успешно запустившей и восстановившей ракету (Traveller IV), полностью спроектированную и изготовленную студентами. Линия Кармана, расположенная на высоте 100 километров (328 084 фута), является международной границей космоса. В настоящее время лаборатория движется вперед с более амбициозными целями в нашей атмосфере и за ее пределами.
Транспортное средство Traveler IV диаметром 8 дюймов было запущено с космодрома Америка весной 2019 года. история; это также первый полностью спроектированный автомобиль, построенный студентами, который пересек линию Кармана с 90-процентной уверенностью.
Передние кромки килей Traveler IV сильно нагрелись, а краска полностью сгорела. Кроме того, дефекты траектории полета были обнаружены сразу же за пределами стартовой площадки, поскольку ракета, казалось, колебалась в течение первых нескольких секунд полета. Неизвестно, что вызвало это явление; наиболее вероятное объяснение состоит в том, что это было вызвано повреждениями, обнаруженными после полета. Развертывание системы восстановления обеспечило плавную посадку аппарата, а блок авионики успешно зафиксировал данные на нескольких приборах, которые позволили определить высоту апогея.
У них даже есть документальный фильм об их исторической деятельности.
https://youtu.be/72VkAoYt8mk?embedable=true
Ракетная группа Массачусетского технологического института
Ракетная группа Массачусетского технологического института, стремящаяся максимально раскрыть потенциал космических исследований, находится в авангарде коллективной разработки зондирующих ракет. Около 100 студентов составляют команду, которая строит ракеты для полёта в космос, учась при этом как можно больше и делясь своим опытом в области ракетостроения.
Команда стартовала в 2014 году и с тех пор поднялась на высоту более 30 000 футов. С каждым годом они используют меньше готовых деталей и узнают больше о том, как достичь космоса.
Помимо проектирования, производства и испытаний жидкостных ракетных двигателей, их группа по жидкостным двигателям также производит всю необходимую испытательную инфраструктуру и системы питания для испытаний. Члены команды производят все компоненты в кампусе. Недавно мы завершили изготовление двигателя на этаноле/жидком кислороде с теплоотводом 1,6 кН, готового к работе в горячем режиме, и сейчас разрабатываем двигатель на керосине/жидком кислороде с регенеративным охлаждением.
Они сняли видео, в котором показаны некоторые действия команды.
https://youtu.be/nP_4IuiQ1XM?embedable=true
SEDS Калифорнийского университета в Сан-Диего
SEDS в Калифорнийском университете в Сан-Франциско означает простую миссию продвижения следующего поколения космических исследований и развития промышленности. Эти студенты являются одними из самых способных и самых целеустремленных студентов на планете. Благодаря инновационным инженерным достижениям и развитию бизнеса SEDS раздвигает границы возможного. Выполняя исследования, которые продвигают космическую отрасль вперед, они являются пионерами отраслевых ракетных проектов и воспитывают лидеров как в области инженерии, так и в области бизнеса.
Команда SEDS UCSD Propulsion Team сосредоточена на расширении границ технологий двигателей как коллегиально, так и в отрасли. Команда имеет проверенную историю нововведений, таких как первый аддитивно изготовленный ракетный двигатель для горячего воспламенения (Tri-D) и первый аддитивно изготовленный ракетный двигатель для полета (Ignus I).
Видео Ignus II Hot-fire опубликовано на YouTube.
https://youtu.be/ddH0S3rseSs?embedable=true
Ракетный двигатель нового поколения, Nephas, в настоящее время разрабатывается и проверяется группой двигателей.
Ракетный двигатель Nephas представляет собой многоразовый, перезапускаемый, многоразовый ракетный двигатель LOX-LCH4 с регулируемым вектором тяги, работающий под давлением, изготовленный из медного жаропрочного сплава аддитивно. Разработанный для работы как полностью автономный пакет с минимальной интеграцией с транспортным средством, Nephas будет продвигать как Odyssey, так и Halya.
Ракетный проект Университета штата Сан-Диего
Компания SDSU Rocket Project, основанная студентами Государственного университета Сан-Диего, разрабатывает и запускает ракеты на жидком и твердом топливе. Предоставляя практический инженерный опыт, они стремятся развивать технические и профессиональные навыки участников при создании инновационных аэрокосмических систем. Именно эта миссия побуждает SDSU Rocket Project создавать сложные ракеты на переднем крае коллегиальной инженерии.
С этого года их текущий проект Карман Сан-Диего разрабатывается виртуально.
Kárman San Diego (KSD) не участвует в традиционных соревнованиях по ракетной технике. Основываясь на задаче «Жидкость-космос» Base 11, Rocket Project поставил перед собой более достижимую цель: достичь космоса через две ступени, используя жидкостную ракетную ступень и вторую ступень твердого топлива. В настоящее время мы наблюдаем бустерную стадию KSD, которая является одной из трех ступеней, которые помогут нам достичь космоса. После проверки первого этапа следующие два запуска будут массовым симулятором, за которым последует настоящий космический выстрел! Если Карман Сан-Диего добьется успеха, он станет первой ракетой, которая достигнет космоса с помощью жидкостной ракеты на коллегиальном уровне.
У проекта SDSU Rocket есть рекламный ролик на YouTube.
https://youtu.be/Si10u2-gs6Q?embedable=true
Ракетный полет Ватерлоо
Компания Waterloo Rocketry, основанная в 2009 году, представляет собой команду студентов, изучающих инженерные науки, науки и математику в Университете Ватерлоо. В настоящее время у них около 50 членов. Каждый июнь в космодроме Америка, штат Нью-Мексико, они строят, запускают и проектируют ракеты с заданной высотой 30 000 футов для межвузовского конкурса ракетостроителей.
Основная цель команды – дать студентам практический опыт во всех аспектах инженерного проектирования, включая исследования, проектирование, анализ, изготовление и испытания.
В результате долгой недели на Spaceport America Cup (SAC) 2022 они гордятся тем, что получили награды от судей SAC за некоторые из наших технических достижений. Помимо получения награды Джима Фурфаро за техническое совершенство за свою презентацию на подиуме по проектированию и характеристике системы восстановления рифов, они также выиграли конкурс SDL Payload Challenge за самую профессионально выглядящую полезную нагрузку!
Компания Waterloo Rocketry опубликовала на YouTube свой ролик Liquid Engine Static Fire.
https://youtu.be/zRoR-EW0NYI?embedable=true
На новом испытательном полигоне Waterloo Rocketry впервые был запущен новый разработанный и исследованный студентами жидкостный ракетный двигатель. Этот двигатель, работающий на этаноле и закиси азота, является первым шагом Waterloo Rocketry в разработке жидкостных двигателей. Начиная с 2022 года они будут питать их ракеты.
Ракетная компания Waterloo использует программное обеспечение для моделирования ANSYS для моделирования сложных структурных, вибрационных и тепловых нагрузок, которым подвергаются компоненты нашей ракеты во время полета. В результате мы можем быстро повторять проекты и разрабатывать более легкие и эффективные детали.
Для двигательной части своей ракеты они использовали тепловое моделирование ANSYS и функции оптимизации топологии, чтобы спроектировать 3D-печатное сопло ракеты из инконеля «Призрачный перец». По сравнению с нашим предыдущим графитовым соплом оно значительно легче и может работать с выхлопными газами при температуре 2326 °C.
Они опубликовали видео Ghost Pepper Static Fire на YouTube.
https://youtu.be/pTEnzSuGnm4?embedable=true
Общество перспективных ракетных двигателей (SARP UW)
Студенты Общества перспективных ракетных двигателей (SARP) Вашингтонского университета проектируют и строят ракеты высочайшей мощности. Запланирован запуск их первой двухтопливной ракеты на жидком топливе Pacific Impulse, и они планируют участвовать с ней в FAR Dollar Per Foot Challenge (DPF). Ранее они вместе с 95 другими командами участвовали в Межвузовском конкурсе ракетостроителей (IREC), организованном Ассоциацией экспериментального зондирования ракет (ERSA). В 2019 году они заняли первое место в категории 30 000 футов и выиграли Кубок космопорта Америки.
На данный момент Pacific Impulse имеет диаметр 8 дюймов и высоту 20 футов. Он весит 160 фунтов в сухом состоянии и 190 фунтов во влажном состоянии. Средняя тяга около 1200 фунтов силы будет создаваться двигателем ракеты класса O, который работает на 75% этаноле/воде, окисляется закисью азота и находится под давлением гелия.
Узел камеры тяги состоит из нескольких компонентов. К ним относятся алюминиевая камера сгорания, игольчатый инжектор, камера предварительного сгорания на фенольной основе, воспламенитель ракетного леденца и графитовое коническое сопло.
Полезная нагрузка будет состоять из автономного беспилотника, который поддерживает связь со снижающейся ракетой и летит рядом с ней. Дрон будет оснащен камерой для сбора данных на протяжении всего полета.
Они опубликовали свое исследование торговли инъекторами на YouTube вместе с рекламным видео.
https://youtu.be/mzAkiICZiSE?embedable=true
https://youtu.be/eL33axvlka0?embedable=true
Аэрокосмическое общество штата Портленд (PSAS)
Помимо создания сверхдешевых ракет с открытым исходным кодом, жидкостных ракетных двигателей и спутников, Аэрокосмическое общество Портленда поддерживает все разработки технологий с открытым исходным кодом. В аэрокосмической отрасли есть исторически значимые бункеры, создающие высокозащищенные проприетарные технологии.
LV4 (Launch Vehicle 4) — их вторая ракета, целью которой является победа в испытании Base 11. Достигнув края космоса, он войдет в историю как первая ракета на жидком топливе, построенная университетом.
'
В зависимости от цели их двигатели печатаются из алюминия, пластика или стали процедурно с использованием скрипта Python. Текущая версия, которая будет производить 2,2 узла и иметь масштаб 14 000, была напечатана из алюминия, и скоро начнутся «горячие» испытания. Для достижения своих целей LV4 понадобится двигатель мощностью 6 узлов. Двигатель будет напечатан на 3D-принтере из нержавеющей стали.
Философия PSAS заключается в том, что нужны все. Есть инженеры, математики, химики и разработчики программного обеспечения, но в их команде также есть менеджеры проектов, цифровые художники и будущие маркетологи. Это деловая организация, и любой, кто заинтересован в помощи космической отрасли, может внести свой вклад. У них есть участники со всего штата и из всех областей исследования.
Они опубликовали обучающее видео на YouTube.
https://youtu.be/Td8eZCaVhgw?embedable=true
Космическая программа Purdue
Миссия PSP – дать учащимся возможность внедрять инновации в области освоения космоса, но их работа выходит за рамки академической.
Boomie Zoomie — ракета, спроектированная студентами и разработанная компанией PSP Liquids. Это первая жидкостная ракета, полностью разработанная студентами Purdue, которая достигает высоты 45 000 футов и соответствует требованиям конкурса FAR MARS Liquid Rocket Competition 2017–2019 годов.
Они опубликовали статью под названием Студенческая разработка ракеты, работающей на жидком кислороде, жидком метане, и пусковой инфраструктуры. Журнал AIAA.
Они также сделали много видеороликов, демонстрирующих их прогресс за эти годы. Например, первая в мире ракета на жидком метане для космической программы Purdue.
https://youtu.be/4hCYp-smbEQ?embedable=true
И Boomie Zoomie Hotfire 1.
https://youtu.be/NQEti3GFIXU?embedable=true
Ракета из металокса с тягой 900 фунтов силы и давлением в резервуаре 500 фунтов на квадратный дюйм, Boomie Zoomie B, была спроектирована и построена студентами Университета Пердью, где SEDS (Студенты по исследованию и освоению космоса) имеет крупнейшее отделение в стране. В марте 2022 года они отправились в пустыню Мохаве и запустили Boomie Zoomie B в рамках конкурса FAR-Mars. Они благополучно извлекли ракету, переработали ее и снова запустили.
Космической программе Purdue удалось дважды запустить ракету на жидком метане за один уик-энд.
https://youtu.be/gIdVV04Bm6Y?embedable=true
Какое прекрасное время быть студентом. Эти клубы позволяют студентам узнать о передовой области техники. Они также открывают путь для тех, кто заинтересован в карьере в аэрокосмической технике и других смежных областях. Эти программы дают студентам по всему миру возможность получить практический опыт в области исследования космоса. С помощью этих программ мы можем увидеть следующее поколение астронавтов, инженеров и ученых, которые проведут нас еще дальше в космос.
Оставайтесь с нами во второй части, где мы познакомимся с другими студенческими ракетными клубами со всего мира.
Об авторе
Я специалист по обработке и анализу данных, ученый-любитель и независимый разработчик игр. В свободное время я работаю над Meco Rocket Simulator — реалистичной игрой, основанной на физике, в которой вы можете проектировать, создавать и тестировать жидкостные ракетные двигатели. .
Также опубликовано здесь
Оригинал