Энтузиаст и ютубер Mr. More Gooder сконструировал ракетный двигатель с активным водяным охлаждением, интегрированным непосредственно в стенки камеры сгорания. Но вместо того, чтобы искать жаростойкие материалы (которые сложно печатать на обычном FDM-принтере), он спроектировал полую двухстенную пластиковую конструкцию: между внутренней стенкой, контактирующей с пламенем, и внешней несущей оболочкой циркулирует вода.
Насос от садового оборудования прокачивал жидкость через внутренние каналы, отводя тепло до того, как пластик начнет плавиться. Первые версии без охлаждения разрушались за секунды. С охлаждением камера сгорания оставалась целой, но несмотря на это, возникла утечка: вода попала в зону горения и погасила пламя.
Выяснилось, что пластик плохо проводит тепло, поэтому для эффективного отвода нужны очень тонкие стенки, что снижает прочность. Тем не менее, двигатель проработал значительно дольше, чем неохлаждаемые аналоги. Проект показал, что регенеративное охлаждение (принцип, используемый в настоящих жидкостных ракетных двигателях) применимо даже к пластиковым деталям с FDM-печатью. Правда, насосы и баки с водой добавляют вес, что для летающей ракеты проблематично. Но как эксперимент — это важный шаг к доступному ракетному моделированию.
В настоящих жидкостных ракетных двигателях (например, у SpaceX Merlin) топливо перед подачей в камеру сгорания прокачивается через каналы в стенках сопла, охлаждая их и одновременно подогреваясь. Ютубер использовал тот же активный отвод тепла, но к сожалению, FDM-пластики не могут сравниться по теплопроводности с медью или инконелем, поэтому эффективность охлаждения ограничена.
У Mr. More Gooder не получилось создать работающий ракетный двигатель для полета, но он доказал концепцию: даже пластиковый двигатель с активным водяным охлаждением способен работать дольше, чем без него. Энтузиаст, у себя в ленте, приглашает сообщество поучаствовать в решении проблемы теплопроводности и вместе спроектировать двигатель, способный длительное время работать без нареканий.
Пока же это еще одно доказательство возможностей современных технологий: теперь любой, у кого есть 3D-принтер и садовый насос, может попробовать свои силы в термодинамике.
Читайте также нашу статью о том, как японские ученые испытали двигатель для самолета со скоростью 5 Махов.
Источник: hi-tech.mail.ru