Die MT Aerospace, ein Tochterunternehmen des Raumfahrt- und Technologiekonzerns OHB, hat einen wichtigen Meilenstein bei der Entwicklung einer CFK-Oberstufe für eine künftige europäische Trägerrakete erreicht. Ein Hochleistungstank für Raketentriebwerke aus CFK bestand den strengen Belastungstest, der im Rahmen des Projekts ComET der europäischen Weltraumorganisation (ESA) für die Vorbereitung künftiger Trägerraketen (Future Launchers Preparatory Programme) im DLR-Testzentrum in Trauen.
Dabei bewies der CFK-Druckbehälter seine strukturelle Belastbarkeit und Dichtigkeit über mehrere Druckzyklen bei kryogenen Temperaturen um die 20 K (-253,15 °C), obwohl er ohne zusätzliche Innenbeschichtung (linerless) auskommt.
„Das Testergebnis ist ein wegweisender Erfolg. Denn Treibstofftanks sind sicherheitskritische Elemente in jedem Antriebssystem. Wir haben den Nachweis erbracht, dass ein aus CFK hergestellter Hochleistungs-Druckbehälter auch einer kryogenen Belastung standhalten kann. In Zukunft soll der Einsatz von CFK-Hochleistungstanks nicht nur sichere Raketenstarts ermöglichen, er kann auch den Vorteil der im Vergleich zu metallischen Tanks wesentlich geringeren Masse ausspielen.“
Hans Steininger, CEO der MT Aerospace
Die Tests wurden in mehreren Stufen durchgeführt, da das Testmedium Wasserstoff speziell behandelt und aufbewahrt werden muss: Wasserstoff nimmt erst bei 20 K den Aggregatszustand flüssig an. Der zu testende Tank hatte einen Durchmesser von 400 mm und wurde zunächst einer Helium-Dichtigkeitsprüfung bei Raumtemperatur sowie bei etwa 77 K (-196,15 °C) unterzogen.
Danach wurde er mit flüssigem, das heißt kryogenem Wasserstoff (LH2) befüllt. Der gefüllte Tank wurde dann über den überkritischen LH2-Druck hinaus bedrückt, um einen Beanspruchungszustand zu erreichen, wie er beim Raketenflug zu erwarten ist. So konnte das Unternehmen zeigen, dass der Tank die spezifizierten Anforderungen in Bezug auf LH2-Dichtigkeit entlang der gesamten Lasthistorie erfüllt – und dies auch bei Kombination von kryogenen Thermallasten und gleichzeitigen hohen mechanischen Lasteinwirkungen.
Für MT Aerospace ist das Testergebnis ein solides Fundament für die anstehenden Materialentscheidungen im Rahmen des Oberstufen-Demonstratorprojektes Phoebus, mit dem die ArianeGroup kürzlich beauftragt wurde. Das Projekt zielt darauf ab, bis Ende 2022 Tanks für Trägerraketen mit einem Durchmesser von zwei Metern zu definieren, herzustellen und zu testen. Auch im Rahmen dieses Projekt wurden bereits erfolgreiche Tank-Tests durchgeführt: CFK-Treibstofftank für Rakete besteht Test
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung MT Aerospace, Dailyadvent.com, Raumfahrer.net
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