This paper examines two examples of testing activities of sub-components of a 300kN methalox first-stage rocket engine developed by Pangea Aerospace, namely, theinjectors and the cryogenic pumps. One of the difficulties of these test campaignsis to evaluate the performances of these sub-components without using cryogenicpropellants and in conditions differing from flight conditions.Two different methods were used to replace the cryogenic propellants at extreme pressures and temperatures: the pumps were tested using water to replace both propellants, and the injectors were tested using water and nitrogen to account for the different propellant phases. The correlation, similarity methods, and bench sizing were detailed for both test campaigns, but only the injector test campaign was completed and its results were analyzed.The method to emulate cryogenic fluid behavior in a pump leads to the use of a bench controlling not only pressure and mass flow but also temperature to account for the cavitation effects. Furthermore, the bench must have the capability to pressurize the water under atmospheric pressure, leading to the use of a vacuum pump. The injector test campaign produces results that closely align with theoretical predictions. This enables the selection of the optimal single-element injector design through a quantitative assessment of the discharge coefficient and a qualitative evaluation of the spray angle and atomization. Although these studies are based on strong models, they must be compared to hotfire data and later flight data to be assessed fully, all the more so that the pump test campaign was not performed. / I denna rapport behandlas två exempel på provningsaktiviteter för delkomponenter av en methalox-driven 300 kN-klass raketmotor, utvecklad av Pangea Aerospace för användning på förstasteg. Delkomponenterna består av injektorerna samt dekryogena pumparna. En av svårigheterna med provkampanjerna är att utvärdera prestandan hos dessa delkomponenter utan att använda kryogena drivmedel och underförhållanden som skiljer sig från flygförhållandena. Två olika metoder användes för att imitera de kryogena drivmedlen vid extrema tryck och temperaturer. Först testades pumparna med vatten som en ersättning för de båda drivmedlen, och sedan testades injektorerna med både vatten och kväve för att ta hänsyn till de olika aggregations tillstånden. Korrelationen, likhetsmetoderna, samt provbänkstorleken utredes i detalj för bägge testkampanjer, men endast injektortestkampanjen slutfördes och dess resultat analyserades. Metoden för att efterlikna kryogena vätskors beteende i en pump leder till användning av en provbänk som inte bara reglerar tryck och massflöde utan även temperatur för att ta hänsyn till kavitations effekterna. Dessutom måste bänken ha kapacitet att trycksätta vattnet under atmosfärstryck, vilket leder till användning av en vakuumpump. Injektortestkampanjen ger resultat som ligger nära de teoretiska förutsägelserna. Detta gör det möjligt att välja den optimala injektordesignen genom en kvantitativ bedömning av utloppskoefficienten och en kvalitativ bedömning av vinkeln och finfördelningen av injektorstrålen. Även om dessa studier baseras på starka modeller måste de jämföras med data från brännprover och senare flygdata för att kunna bedömas fullt ut, särskilt som pumptestkampanjen inte genomfördes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-340724 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Fredouelle, David |
| Publisher | KTH, Kraft- och värmeteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2023:623 |
Page generated in 0.0024 seconds