Studenci Politechniki Wrocławskiej startujący w międzynarodowych zawodach będą mieli okazję do zaprezentowania swoich umiejętności i innowacyjności. Zawody Spaceport America Cup w USA nie tylko promują nauki techniczne i inżynieryjne, ale także zachęcają do twórczej współpracy i zdrowej rywalizacji między uczelniami z różnych krajów.
Przygotowania do takiego wydarzenia wymagają dużo pracy i zaangażowania w projektowanie, budowanie oraz testowanie rakiet, co daje studentom cenną praktyczną wiedzę i doświadczenie.
„Aether” to siódma eksperymentalna rakieta sondująca zbudowana przez studentów z koła naukowego PWr in Space, to wyjątkowy przykład tego, jak ambitne projekty studenckie mogą przekształcić teoretyczną wiedzę w praktyczne umiejętności inżynieryjne. Użycie silnika hybrydowego jest szczególnie interesujące, gdyż łączy w sobie cechy silników stałopaliwowych i ciekłopaliwowych, oferując zarówno bezpieczeństwo, jak i wydajność, co jest kluczowe w projektach rakietowych.
Spaceport America Cup to jedne z największych międzynarodowych zawodów dla studentów z dziedziny aerokosmonautyki, dające uczestnikom możliwość rywalizacji z projektami z całego świata.
Zawody w Nowym Meksyku, znane jako Spaceport America Cup, to rzeczywiście imponujące wydarzenie, gromadzące znaczną liczbę uczestników z całego świata. Udział 1700 studentów z 150 uczelni i 152 zespołów świadczy o ogromnym zainteresowaniu i znaczeniu tej imprezy w środowisku akademickim i inżynieryjnym.
Dla studentów z Politechniki Wrocławskiej, którzy już po raz siódmy biorą udział w tych zawodach, jest to doskonała okazja do pokazania swoich umiejętności i innowacji w dziedzinie technologii rakietowych. Takie doświadczenie jest nie tylko wyjątkową lekcją inżynierii, ale także cenną okazją do nawiązania międzynarodowych kontaktów i wymiany wiedzy z innymi pasjonatami aerokosmonautyki.
Spaceport America Cup skupia się na projektowaniu, budowie i lotach rakiet sondujących, a konkurencje są różnorodne, obejmujące różne klasy rakiet i cele misji.
Kategoria rakiet napędzanych silnikami hybrydowymi (Hybrid&Liquid SRAD 10000 ft) w zawodach Spaceport America Cup koncentruje się na precyzji osiągania określonej wysokości. Cel, aby „wstrzelić się” jak najbliżej wysokości 3048 metrów, dodaje do konkurencji elementy strategii i precyzji inżynieryjnej.
Silniki hybrydowe, które są używane w tej kategorii, oferują unikalne wyzwania i możliwości. Są to silniki, które korzystają z ciekłego lub gazowego utleniacza i stałego paliwa, co może pozwalać na większą kontrolę nad ciągiem i czasem pracy silnika w porównaniu do tradycyjnych silników stałopaliwowych. Precyzyjna kontrola ciągu jest kluczowa, aby osiągnąć celowaną wysokość jak najdokładniej.
Oprócz samego startu i lotu, zespoły muszą również skupić się na bezpieczeństwie, niezawodności swojej konstrukcji oraz na innowacyjności zastosowanych rozwiązań. To wszystko sprawia, że uczestnicy muszą nie tylko wykazać się głębokimi umiejętnościami technicznymi, ale także strategicznym planowaniem i umiejętnością pracy w zespole.
W zawodach Spaceport America Cup, jak widać, oceniane są różne aspekty projektu rakietowego, co pokazuje kompleksowe podejście do oceny prac zespołów. System punktacji, który obejmuje aż 1000 punktów, rozkłada się na różne kategorie, podkreślając wielowymiarowość i złożoność wyzwań inżynieryjnych w tej dziedzinie.
Dokumentacja projektowa i terminowość – To ważne kryterium oceny, które sprawdza, jak dobrze zespół potrafi planować i zarządzać projektem. Kompletna i terminowa dokumentacja pokazuje, że zespół jest dobrze zorganizowany i profesjonalny. W dokumentacji zawarte są szczegółowe plany projektowe, obliczenia i symulacje, które są kluczowe dla sukcesu każdego projektu inżynieryjnego.
Projekt techniczny – Ocena projektu technicznego pozwala jury na ocenę innowacyjności i technicznej solidności proponowanych rozwiązań. Aspekty takie jak wybór materiałów, projektowanie aerodynamiczne, systemy napędowe i elektronika pokładowa są tu szczegółowo analizowane.
Poprawność lotu – W trakcie zawodów, jednym z kluczowych elementów oceny jest to, jak blisko zespoły zbliżą się do wyznaczonej wysokości 10 000 stóp. Ta kategoria wymaga od zespołów precyzyjnego przewidywania i symulacji, aby ich rakieta osiągnęła zaplanowaną wysokość.
Faza odzysku rakiety – Ostatni etap oceny dotyczy odzyskania rakiety po locie. Bezpieczne i skuteczne odzyskanie rakiety jest równie ważne, co sam lot. Systemy odzyskiwania, które mogą obejmować spadochrony i inne mechanizmy, są kluczowe dla zabezpieczenia sprzętu i potencjalnej możliwości ponownego użycia rakiety.
Każdy z tych elementów ma kluczowe znaczenie nie tylko dla punktacji w zawodach, ale także dla rozwijania umiejętności praktycznych studentów, którzy w przyszłości mogą zostać inżynierami w branży kosmicznej.
Rakieta R6 „Aether” stanowi ciekawy przykład zastosowania silnika hybrydowego, który łączy cechy silników stałopaliwowych i ciekłopaliwowych. Konstrukcja takiego silnika oferuje wiele korzyści, w tym lepszą kontrolę nad ciągiem oraz zwiększone bezpieczeństwo w porównaniu z tradycyjnymi silnikami rakietowymi.
Składniki paliwa:
Krążki żywicy z drobinkami aluminium – stanowią stały komponent paliwa. Żywica jest materiałem wiążącym, który utrzymuje drobinki aluminium razem, a aluminium działa jako dodatek energetyczny, co zwiększa wydajność spalania. Taka mieszanka pozwala na stosunkowo łatwą kontrolę nad procesem spalania oraz zapewnia dobre parametry energetyczne.
Podtlenek azotu (N₂O) – używany jako utleniacz w formie gazowej. Jest często wybierany w silnikach hybrydowych ze względu na jego stabilność i stosunkowo bezpieczne właściwości w porównaniu do innych utleniaczy. Podtlenek azotu jest łatwy w obsłudze i przechowywaniu, a także zapewnia efektywne spalanie paliwa stałego.
Zalety silnika hybrydowego:
Kontrola ciągu: Silniki hybrydowe pozwalają na regulację ciągu przez kontrolę przepływu utleniacza, co daje możliwość dostosowania mocy w czasie rzeczywistym.
Bezpieczeństwo: Hybrydy są bezpieczniejsze od silników ciekłopaliwowych, ponieważ paliwo stałe jest mniej wrażliwe na niekontrolowane detonacje w porównaniu do paliw ciekłych.
Wydajność: Dodatek aluminium do żywicy zwiększa ogólną wydajność energetyczną spalania, co może pozytywnie wpłynąć na osiągi rakiety.
Wyzwania:
Złożoność konstrukcyjna: Integracja systemów paliwa stałego i gazowego wymaga skomplikowanych systemów sterowania.
Wrażliwość na warunki atmosferyczne: Utleniacze gazowe mogą być bardziej wrażliwe na zmiany temperatury i ciśnienia, co wpływa na stabilność i wydajność spalania.
"Jest konstrukcją modułową, składa się z silnika hybrydowego, komputera pokładowego, payloadu (ładunek badawczy), systemu separacji i odzysku rakiety, a całość utrzymuje w ryzach struktura nośna" – opowiada Wiktoria Mrowiec z koła PWr in Space.
Rakieta waży 29,5 kg i mierzy 3,84 m. Maksymalny ciąg jej silnika to 2 tys. kN.