Under ett år definierat av hinder, ett raketteam från University of Illinois i Urbana-Champaign höll ut. Att arbeta tillsammans över fem tidszoner, de konstruerade framgångsrikt en hybridraketmotor som använder paraffin och en ny dikväveoxid-syreblandning som heter Nytrox. Teamet har siktet inställt på att skjuta upp en raket med den nya motorn vid Intercollegiate Rocketry and Engineering Competition 2021.

"Hybrid framdrivning driver Virgin Galactics suborbitala turistrymdfarkost och utvecklingen av den motorn har varit utmanande. Våra elever upplever nu dessa utmaningar från första hand och lär sig hur man övervinner dem, " sa fakultetsrådgivare till teamet Michael Lembeck.

Förra året bevittnade teamet ett antal katastrofala misslyckanden med hybridmotorer som använder dikväveoxid. Drivmedlet överhettades ofta i New Mexicos öken, där IREC-tävlingen hålls. Lembeck sa att detta motiverade teamet att hitta ett alternativt bränsle som kunde förbli stabilt vid temperatur. Nytrox dök upp som lösningen på problemet.

När teamet började arbeta med motorn den senaste vårterminen, spänningen att genomföra hydrostatisk testning av kärlet med markoxidationsmedlet förvandlades snabbt till frustration eftersom laget saknade en säker testplats.

Teamledaren Vignesh Sella sa, "Vi planerade att genomföra testet på U of I:s pensionerade testanläggning för jetmotorer på flygplatsen Willard. Men Department of Aerospace Engineering stoppade alla tester tills säkerhetskraven kunde uppfyllas."

Sella sa att de först var besvikna, men samlade genom att skapa ett säkerhetsgranskningsmöte tillsammans med en annan studentraketgrupp för att undersöka deras alternativ.

"Som ett resultat av det mötet, vi kom på en plan för att driva projektet framåt. Hybridteamet utvärderade noggrant våra säkerhetsrutiner, och fick vårt arbete granskat av Dr. Dassou Nagassou, chefen för Aerodynamikforskningslabbet. Han blev en stor resurs för oss, och en mycket hjälpsam mentor."

Sella och Andrew Larkey kontaktade också Purdue University för att dra nytta av sin omfattande erfarenhet inom raketframdrivning. De fick kontakt med Chris Nielson som är doktorand och labbchef på Purdue. De gjorde preliminära designrecensioner över telefon och blev så småningom inbjudna att utföra sina hydrostatiska och kallflödestestningar på Purdues Zucrow Laboratories, en anläggning dedikerad till att testa raketframdrivning med flera experter på området på plats.

"Vi skickade några av medlemmarna dit för att spana in platsen och göra anteckningar innan vi tog dit hela laget för ett test, " sa Sella. "De här mötena, relationer, och framsteg, även om de kan låta smidiga och lätta att etablera, var svåra och svåra att uppnå. Det var en stor lättnad för oss att få stöd från avdelningen, en tryckkärlsexpert som vår mentor, och Zucrow Laboratories tillgängliga för vårt team."

Det utökade abstraktet, som teamet hade lämnat in mycket tidigare till AIAA Propulsion and Energy-konferensen, antog att motorn skulle ha monterats och testats innan dokumentationsprocessen började. Teamledaren Vignesh Sella sa att de ville dokumentera hårda testdata men var tvungna att byta taktik i mars. Campusflytten till lektioner endast online begränsade också alla personliga aktiviteter, inklusive de från registrerade studentorganisationer som ISS.

"Eftersom störningarna orsakade av covid-19 krävde att vi arbetade på distans, vi pivoterade uppsatsen genom att fokusera på att dokumentera designprocesserna och besluten vi tog för motorn. Detta gjorde det möjligt för oss att arbeta på distans och slutföra ett papper som inte var alltför långt från det ursprungliga abstraktet. Våra medlemmar, av vilka några är internationella, träffades på Zoom och Discord för att praktiskt taget arbeta på papperet tillsammans, över fem tidszoner, sa Sella.

Sella sa att han och hela teamet är stolta över vad de har åstadkommit och "återvänder i höst med hämnd."

Illinois Space Society är en teknisk, professionell, och pedagogisk uppsökande studentorganisation vid U of I i Institutionen för flygteknik. Föreningen består av 150 aktiva medlemmar. Hybridraketmotorteamet bestod av 20 medlemmar och är ett av de fem tekniska projekten inom ISS. Projektet startade 2013 med målet att konstruera en underskalehybridraketmotor innan övergången till en fullskalig motor. Den underskaliga hybridraketmotorn konstruerades framgångsrikt och avfyrades under sommaren 2018, ger de positiva testresultat som krävs för att gå vidare till att designa och tillverka en fullskalig motor.

"Efter att motorn har slutfört sin testning, nästa uppgift blir att integrera motorn i raketfordonet, ", sa Sella "Detta kommer att kräva montering av nyckelflygets hårdvarukomponenter inom de geometriska begränsningarna för ett raketrör och strukturellt fästa motorn till fordonet."

I juni 2021, raketen kommer att transporteras till Spaceport America in Truth or Consequences för sin första uppskjutning.

Pappret, "Utveckling av en nytrox-paraffinhybrid raketmotor, " publicerades i 2020 AIAA Propulsion &Energy Forum .