在困難重重的一年中，伊利諾伊大學(xué)香檳分校的學(xué)生火箭隊(duì)堅(jiān)持不懈。他們在五個時區(qū)共同努力，成功設(shè)計(jì)了一種混合火箭發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)使用石蠟和一種名為Nytrox的新型一氧化二氮-氧氣混合物。該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是在2021年大學(xué)間火箭與工程比賽中發(fā)射裝有新發(fā)動機(jī)的火箭。

“混合動力為維珍銀河公司的亞軌道旅游航天器提供動力，這種引擎的發(fā)展一直充滿挑戰(zhàn)。我們的學(xué)生現(xiàn)在正在親身經(jīng)歷這些挑戰(zhàn)，并學(xué)習(xí)如何克服這些挑戰(zhàn)，”邁克爾·倫貝克(Michael Lembeck)團(tuán)隊(duì)的顧問說。

去年，該團(tuán)隊(duì)目睹了使用一氧化二氮的混合動力發(fā)動機(jī)發(fā)生的許多災(zāi)難性故障。推進(jìn)劑經(jīng)常在舉行IREC競賽的新墨西哥沙漠中過熱。倫貝克說，這激發(fā)了團(tuán)隊(duì)尋找一種可以在溫度下保持穩(wěn)定的替代燃料。Nytrox浮出水面，作為解決該問題的方法。

在該團(tuán)隊(duì)于去年春季學(xué)期開始研究發(fā)動機(jī)時，由于缺少安全的測試地點(diǎn)，興奮地對地面氧化劑罐容器進(jìn)行靜水壓測試很快變得沮喪。

小組負(fù)責(zé)人維格納什·塞拉(Vignesh Sella)說：“我們計(jì)劃在我的威拉德(Willard)機(jī)場退役的噴氣發(fā)動機(jī)測試設(shè)施中進(jìn)行測試。但是，航空航天工程部暫停了所有測試，直到可以滿足安全要求為止。”

塞拉說，他們一開始感到沮喪，但通過與另一個學(xué)生火箭小組一起進(jìn)行安全審查會議來審查他們的選擇而集結(jié)起來。

“作為這次會議的結(jié)果，我們提出了一個推進(jìn)該項(xiàng)目的計(jì)劃。混合動力團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格評估了我們的安全程序，并由空氣動力學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理Dassou Nagassou博士審查了我們的工作。是我們的資源，也是一位很有幫助的導(dǎo)師。”

塞拉(Sella)和安德魯·拉基(Andrew Larkey)也向普渡大學(xué)求助，以汲取他們在火箭推進(jìn)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)。他們與普渡大學(xué)研究生和實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理克里斯·尼爾森(Chris Nielson)建立了聯(lián)系。他們進(jìn)行了初步的電話設(shè)計(jì)審查，最終受邀在Purdue的Zucrow實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行靜水壓力和冷流測試，該實(shí)驗(yàn)室專門與現(xiàn)場的幾位專家一起測試火箭的推進(jìn)力。

塞拉說：“我們派了一些成員到那里進(jìn)行偵察，并做筆記，然后將整個團(tuán)隊(duì)帶到那里進(jìn)行測試。” “雖然這些會議，關(guān)系和進(jìn)步聽起來很順利且易于建立，但艱巨而難以實(shí)現(xiàn)。獲得部門的支持，壓力容器專家作為我們的導(dǎo)師，這使我們感到非常欣慰。我們的團(tuán)隊(duì)可以使用Zucrow實(shí)驗(yàn)室。”

該小組在很早之前就向AIAA推進(jìn)與能源會議提交了擴(kuò)展摘要，并假設(shè)該引擎將在文檔編制過程開始之前進(jìn)行組裝和測試。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Vignesh Sella說，他們想記錄硬測試數(shù)據(jù)，但不得不在三月份改變策略。校園轉(zhuǎn)向僅在線課程也減少了所有面對面的活動，包括ISS等注冊學(xué)生組織的活動。

“由于COVID-19造成的中斷要求我們進(jìn)行遠(yuǎn)程工作，因此我們重點(diǎn)研究了為引擎做的設(shè)計(jì)過程和決策記錄，從而使本文成為重點(diǎn)。這使我們可以進(jìn)行遠(yuǎn)程工作并完成不太遠(yuǎn)的論文“我們的成員(其中一些是國際成員)在Zoom和Discord上會面，在五個時區(qū)上以虛擬方式共同研究了該論文，” Sella說。

塞拉說，他和整個團(tuán)隊(duì)為他們所取得的成就感到自豪，并“以報(bào)仇的態(tài)度回報(bào)今年秋天”。

伊利諾伊州太空協(xié)會是航空工程系I.U的一個技術(shù)，專業(yè)和教育性外展學(xué)生組織。該協(xié)會由150名活躍成員組成。混合火箭發(fā)動機(jī)團(tuán)隊(duì)由20名成員組成，是ISS內(nèi)五個技術(shù)項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目始于2013年，目標(biāo)是在轉(zhuǎn)用全尺寸發(fā)動機(jī)之前建造一個小型混合動力火箭發(fā)動機(jī)。這款小型混合動力火箭發(fā)動機(jī)于2018年夏季成功建造并熱噴，產(chǎn)生了繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造全尺寸發(fā)動機(jī)所必需的積極測試結(jié)果。

塞拉說：“在發(fā)動機(jī)完成測試后，下一個任務(wù)將是將發(fā)動機(jī)集成到火箭飛行器中，這將需要在火箭體管的幾何約束范圍內(nèi)安裝關(guān)鍵的飛行硬件部件，并將發(fā)動機(jī)固定在飛行器上。”

2021年6月，火箭將以“真相或后果”運(yùn)輸?shù)矫绹崭圻M(jìn)行首次發(fā)射。

論文“ Nytrox-石蠟混合火箭發(fā)動機(jī)的開發(fā)”發(fā)表在2020 AIAA推進(jìn)與能源論壇上。