Chłodzenie silnika rakiety

Gdy firma Orbital ATK musiała przetestować silnik Development Motor-2 lub DM-2 (drugi w NASA, pięciosegmentowy, eksperymentalny silnik rakietowy na paliwo stałe), napotkano poważny problem.

Test zimnego silnika był niezwykle istotny, aby udowodnić, że może on pracować w niskich temperaturach, ale przyjęto, że i silnik, i paliwo będą miały temperaturę 5ºC (40ºF). Podczas testów w Utah temperatura otoczenia przekraczała 38ºC (100ºF), dlatego trudno było utrzymać tę temperaturę. Zespół z Orbital ATK poprosił nas o zaprojektowanie systemu chłodzenia, który mógłby symulować temperaturę bliską zeru w tymczasowych budynkach testowych, w których znajdowały się silnik i paliwo.

W systemach tego typu woda w temperaturze poniżej zera ma tendencję do kondensacji i oszraniania cewek, dlatego musieliśmy zbudować elektryczny rozmrażacz. Innym wyzwaniem były niewielkie rozmiary budynków, dlatego nasz sprzęt do chłodzenia musieliśmy umieścić na zewnątrz.

Wreszcie zespół naziemny powinien opuścić budynki i oddalić się od rakiety, dlatego nasz system musiał być wystarczająco elastyczny, aby utrzymać właściwą temperaturę powietrza pomimo tych wyzwań.

Zaprojektowaliśmy system chłodzenia powietrza składający się z agregatów chłodniczych, z trzema zestawami po dwie niskotemperaturowe centrale wentylacyjne, które służyły jednocześnie jako rozmrażacze. Jedna para centrali wentylacyjnych wysysała powietrze z wnętrza budynku, chłodziła je do temperatury -6,7ºC (20ºF), a następnie wtłaczała je z powrotem, natomiast druga jednostka była w trybie gotowości lub odszraniania. Następnie zainstalowaliśmy siódmą centralę wentylacyjną, która wtłaczała do środka świeże powietrze i zwiększała jego ciśnienie, aby wyciągać ciepłe wilgotne powietrze na zewnątrz.

Tuż przed testem na żywo odłączyliśmy sprzęt od budynku i uruchomiliśmy niestandardowy system wentylacji klimatyzacyjnej, aby schładzać złącza DM-2 aż do minuty przed wystrzeleniem rakiety. 

Testy przeprowadzono zgodnie z harmonogramem, co było ogromnym osiągnięciem wszystkich osób zaangażowanych w projekt. Nie ma wątpliwości, że nasza ścisła współpraca z firmą Orbital ATK w połączeniu z naszą wiedzą i doświadczeniem odegrała znaczną rolę w sukcesie projektu — testowaliśmy największy i najbardziej wydajny silnik rakietowy przeznaczony do lotów załogowych.