Smartare raketmunstycken: Prediktivt underhåll för metankylsystem

​Berätta om ert initiativ?

– Vårt initiativ fokuserar på prediktivt underhåll och hälsomedveten drift av metanregenerativt kylda raketmunstycken. I dessa system kan metankylkanaler genomgå pyrolys och kolavsättning, vilket gradvis minskar värmeöverföringen och ökar den termiska risken, särskilt i återanvändbar raketframdrivning. Målet är att kombinera experiment, realtidssensorik och fysikbaserad modellering för att bedöma kylkanalernas tillstånd och kvarvarande termiska marginal, och översätta detta till handlingsbara underhållsgränser samt strategier för åtgärder och styrning, säger Taras Koturbash.

Vad motiverade er att driva detta arbete genom SSRS?

– Swedish Space Research School kändes som rätt plattform för att omvandla momentumet från MERiT/MERiT+ till ett fokuserat doktorandprojekt med nationell betydelse. Vi har redan starka resultat och infrastruktur, men SSRS ger oss strukturen, nätverket och synligheten för att gå från ‘intressanta resultat’ till metoder som faktiskt kan stödja framtida utveckling av återanvändbar framdrivning, beskriver Taras.

Hur bidrar detta till Sveriges position inom rymdforskning och teknik?

– Om Sverige vill vara en del av framtida rymdtransportprogram behöver vi kompetens inom möjliggörande teknologier – och tillförlitlig framdrivning är en central del. Projektet bygger expertis i skärningspunkten mellan termisk hantering, sensorer/övervakning och tillverkningseffekter, och det är förankrat i svenskt samarbete, vilket gör det till en verklig satsning på kompetensuppbyggnad snarare än en fristående akademisk studie, förklarar Jens Fridh.

Vilken påverkan kommer ert projekt att ha?

– På den tekniska sidan förväntar vi oss att leverera verktyg för att upptäcka tidig koksbildning, kvantifiera dess påverkan på värmeöverföringen och möjliggöra tillståndsbaserat underhåll i stället för att förlita sig på konservativa antaganden”, säger Taras och fortsätter: På längre sikt bidrar det till mer tillförlitlig och kostnadseffektiv tillgång till rymden. Det stödjer också metanbaserade framdrivningsval genom att hjälpa till att hantera realistisk variation i bränslet på ett ingenjörsmässigt sätt.

SSRS-projektet kommer att bygga vidare på arbetet som bedrivs av nuvarande MERiT/MERiT+-doktorand Jules Helden. Jules har varit med och utvecklat en realtidsbaserad mätmetod för att detektera katalytisk metanpyrolys, samt tagit ett första steg mot tillståndsövervakning av raketkylkanaler - ett nödvändigt steg i utvecklingen av framtida prediktiva underhållsförmågor. Det nya projektet bygger vidare på dessa framsteg och fokuserar på att bedöma systemets hälsa samt stödja beslut i drift av återanvändbara framdrivningssystem.

Vilka är era förväntningar på projektsamarbetet?

Projektet kommer att genomföras i samarbete med Luleå University of Technology och GKN Aerospace, vilket samlar ledande kompetens inom materialvetenskap och framdrivningsforskning. – Det är här projektets verkliga värde uppstår, förklarar Jens och fortsätter: GKN Aerospace med Jan Östlund bidrar med ett tillverknings- och utvecklingsperspektiv som hjälper oss att definiera vad som är genomförbart, relevant och användbart i praktiken. Hultgrenlaboratoriet vid KTH Royal Institute of Technology med Christopher Hulme stärker vår förmåga att karakterisera avlagringar och koppla dem till termisk prestanda, medan Luleå University of Technology med Farid Akhtar tillför kompletterande expertis inom material för högtemperatur - och reaktiva miljöer. Denna kombination säkerställer både vetenskapligt starka och praktiskt tillämpbara resultat, påpekar Jens.

Vad är mest spännande med ert bidrag till SSRS?

– Ärligt talat är det möjligheten att göra något som normalt är dolt. dvs. nedbrytningen inuti kylkanaler, observerbart och hanterbart. Om vi kan koppla realtidssignaler och validerade modeller till praktiska beslut (när man ska inspektera, när man ska renovera, hur man ska driva systemet för att minska risk), är det ett meningsfullt bidrag. Projektet leds av Jens och mig och bygger på det bredare MERiT/MERiT+-samarbetet som har blivit en viktig del av Sveriges forskningsmiljö inom rymdteknik, avslutar Taras.

Text och foto: Rita Nõu