Slika 1: Raketni motor SL-1 na testni ploščadi

V maju smo po več tednih priprav in s stalnimi pomisleki, če smo kaj pozabili, uspeli zagnati motor SL-1. Odločili smo se, da bomo test izvedli zvečer, ko je plamen motorja bolje viden. Po 10-sekundnem odštevanju smo zaslišali tih pok vžigalnika, nato pa je motor z oranžno svetlobo naenkrat osvetlil celotno območje okrog testne ploščadi in proizvedel tak hrup, da smo ostali brez besed. Vsak test motorja nas znova spomne na surovo moč raket in ravno to je ena najbolj privlačnih stvari pri tej tehnologiji.

Slika 1 prikazuje testno ploščad z motorjem. Ta je sestavljen iz treh glavnih delov – zgorevalne komore s parafinskim gorivom, rezervoarja za tekoči kisik (LOX) in jeklenke s potisnim plinom za poganjanje oksidanta po ceveh. Tok oksidanta usmerjamo s pomočjo elektromagnetnih ventilov, ki nam omogočajo, da motor vžgemo in ugasnemo na daljavo s pomočjo računalnika. Vžig motorja poteka po točno določen sekvenci – v prvi fazi se odprejo ventili za prezračevanje, ki preprečujejo nabiranje nepotrebnega pritiska v sistemu. Sledi pretakanje tekočega kisika v rezervoar motorja, pri čemer se prvih 10 L porabi za ohlajanje rezervoarja na temperaturo vrelišča kisika (-183°C). Po koncu polnjenja se zaprejo vsi ventili in rezervoar z oksidantom se napolne s potisnim plinom. Zaradi visokih cen reducirnih ventilov, ki bi zagotavljali konstanten tlak potisnega plina v rezervoarju smo se odločili, da jih ne uporabimo in pustimo, da tlak v rezervoarju pada med delovanjem. Za uporabo v motorju SL-2 pa že razvijamo sistem za aktivno regulacijo tlaka. Nazadnje sledi vžig vžigalnika in odprtje glavnega ventila, ki v zgorevalno komoro spusti oksidant.

Prvi statični test, ki smo ga izvedli, je bil uspešen, vendar pa je bilo potrebnih veliko izboljšav. Prva anomalija, ki jo lahko opazimo na sliki 2, je tlačni sunek ob vžigu, ki ga v raketnih krogih imenujemo »hard start«. Povzroči ga prekomerno nabiranje mešanice goriva in oksidanta v zgorevalni komori pred vžigom, kar lahko zlahka povzroči eksplozijo motorja. V našem primeru smo sunek ocenili na 150 bar, medtem ko bi delovni tlak v motorju moral znašati 30 bar. Tlačnemu sunku je sledil pok bloka goriva in izmet manjših nezgorenih kosov goriva skozi šobo.

Slika 2: Delovni parametri motorja SL-1 – potisk (zeleno), delovni tlak (modro), tlak v LOX rezervoarju (vijolično)

Druga napaka v delovanju pa so bile velike oscilacije meritev potiska. Zgorevalna komora je pritrjena na testno stojalo, ki se lahko horizontalno premika in prenese silo na tlačno celico, s katero merimo potisk motorja. Ugotovili smo, da se stojalo odbija od tlačne celice in popači meritve, kar smo rešili z rahlim prednapetjem stojala. Po več testih smo uspeli doseči stabilnen vžig in delovanje motorja (Slika 3). V motorju je sicer prihajalo do nestabilnosti gorenja s frekvenco okoli 20 Hz, vendar je amplituda oscilacij ostala znotraj predvidenih vrednosti in ni škodila motorju.

Slika 3: Delovni parametri motorja po popravkih – delovni tlak (modro), potisk (zeleno)

Med poletjem smo uspešno opravili 7 statičnih testov, kjer se je motor SL-1 izkazal kot dobra osnova za izdelavo naslednjih raketnih motorjev. Kljub temu pa je motor dosegel okoli 20 % manjšo učinkovitost, kot smo pričakovali, zato nas čaka še veliko dela, da tehnologijo izpopolnimo in parafinsko gorivo maksimalno izkoristimo.