Els tancs de coets de plàstic reforçat amb fibra de carboni han demostrat ser possibles

Basant-se en estudis anteriors, MT Aerospace a Alemanya ha demostrat un nou disseny d’un dipòsit a petita escala fabricat amb un únic plàstic reforçat amb fibra de carboni (CFRP) que no només és a prova de fuites amb hidrogen líquid, sinó també compatible amb oxigen líquid, sense l’ús d’un folre metàl·lic.

Un tanc fabricat únicament amb CFRP és molt més lleuger que el metall, requereix menys peces i, per tant, és més ràpid i barat de fabricar.

Aquesta és una fita ja que normalment, l’emmagatzematge de propel·lents criogènics com aquests que es refreden a -253˚C requereix tancs amb revestiment metàl·lic per fer-los estancs, amb o sense embolcall compost.

“Els tancs de combustible són elements crítics per a la seguretat de qualsevol sistema de propulsió”, va explicar Hans Steininger, CEO de MT Aerospace. “Hem proporcionat proves que un tanc de pressió d’alt rendiment fabricat amb CFRP pot suportar l’estrès criogènic. En el futur, l’ús de tancs d’alt rendiment CFRP no només hauria de permetre llançaments de coets segurs, sinó que també pot aprofitar l’avantatge d’una massa significativament inferior en comparació amb els tancs metàl·lics ”.

“Es tracta d’un gran pas endavant. Hem trobat un mètode de processament i composició de carboni molt específic que ens permetrà considerar noves arquitectures i combinacions de funcions per a etapes superiors de coets que no són possibles utilitzant metall “, va afegir Kate Underhill, directora de projectes d’Estadi superior i demostradors de propulsió a Future Launchers Programa preparatori a l’ESA.

“El metall no fuita. Per recrear la mateixa propietat amb compost de carboni es requeria un teixit complex de fibra de carboni negre i una resina especial. El material va resistir temperatures criogèniques, cicles de pressió i substàncies reactives durant diverses proves separades “.

Després d’aquestes proves d’ampolla, aviat es construiran demostradors de tancs a petita escala amb protecció tèrmica integrada per a posteriors proves. Les dades recopilades contribuiran al desenvolupament d’un demostrador a gran escala d’un futur estadi superior altament optimitzat, anomenat Phoebus.

Phoebus comptarà amb dipòsits d’hidrogen i oxigen de 3,5 m de diàmetre, protecció tèrmica, elements de muntatge estructural i comptarà amb noves tecnologies en aviónica, estructures i equips de propulsió. S’aplicarà CFRP als tancs, l’estructura d’interfície entre els dos tancs i el cilindre exterior representatiu de la capa exterior de l’etapa superior.

El demostrador de Phoebus es provarà amb fluids criogènics el 2023 per confirmar el rendiment funcional de les tecnologies i els nous mètodes de producció rendibles com a part d’un nou contracte per avançar en el desenvolupament d’etapes superiors altament optimitzades.

“Aquí teniu un exemple excel·lent de com el suport de l’ESA a tecnologies d’avantguarda madures condueix a grans avenços. Aquest nou material lleuger a base de carboni permetria fabricar un escenari superior Ariane 6 que és dues tones més lleuger, la massa es lliura per a càrregues útils ”, va dir Daniel Neuenschwander, director de transport espacial de l’ESA.

El projecte Phoebus és una iniciativa conjunta de MT Aerospace i ArianeGroup a Alemanya per validar les tecnologies clau desenvolupat amb el suport de l’ESA des del maig del 2019.