Volvo gör rymdprov åt Nasa

av Sven-Olof Carlsson Forum 1993-10, sida 16, 26.08.1993

VOLVO GÖR

RYMDPROV ÅT NASA

Sven-Olof Carlsson

Volvo Flygmotor i Trollhättan är det enda ickeamerikanska labbet som provar material till USA:s framtida rymdmotorer. Det svenska labbet ska mäta s k väteförsprödning, som drastiskt förkortar legeringars livslängd.

merikanska rymdflygstyrelsen NA SA driver ett brett forskningspro gram för att ta fram nya tillförlitliga data för konstruktionen av nästa gencration raketmotorer.

Volvo Flygmotors laboratorium för mekanisk materialprovning ska, som enda utomstående labb, ingå i ett av delprojekten. De övriga åtta, Oak Ridge National Laboratory och Battelle Memorial Institute samt labb hos NASA och tillverkarföretag, är alla amerikanska. De tillhör toppen av rymdteknisk utveckling. Sverige har därmed ett labb i den yppersta rymdeliten.

Väteförsprödning?!

Flygmotorlabbet, i Groröd utanför Trollhättan, ska mäta så kallad väteförsprödning (delområdet ”lågcykel utmattning i vätgasatmosfär”).

Väteförsprödning dök upp som problem när rymdteknikerna började med raketmotorer av cryogen-typ, med flytande väte och syre. Försprödningen är en effekt av vätets inverkan på de nickelbaserade superlegeringarna i motorns heta delar.

NASA och motortillverkarna har upplevt hur material i exempelvis rymdskyttelns motorer fått sprickor långt innan någon trott att de skulle uppträda. I den pågående utvecklingen av USA:s framtida rymdflygplan NASP (X-30) har tekniker na funnit stora brister i de data konstruktörerna har att hålla sig till.

Ariane ”hotar”…

Misslyckade motortester och omkonstruktioner av detaljer baserade på dåliga materialdata anses i USA också vara en av orsakerna till att uppskjutningar med amerikanska raketer misslyckats och att de förlorat marknad till europeiska Ariane.

I cryogenmotorn används väte dels som bränsle, dels som kylmedel. Raketmotorernas bränslepumpar och utblåsmunstycken kyls kraftigt under de något hundratal sekunder raketmotorn går för fullt.

Det flytande vätet hettas därvid upp och förångas. Vätgasen gör superlegeringarna spröda och extra känsliga för belastningar och utmattning.

— Alla känner idag till att många superlegeringar blir spröda av väte och att en mängd olika parametrar påverkar fenomenet. Men man känner inte fullt ut hur samverkande parametrar påverkar graden av försprödning, säger Leif Ålgårdh, chef för Flygmotors mekaniska provning.

Dyra säkerhetsmarginaler

Alltför många mätdata idag varierar från ett labb till ett annat. Osäkerheten medför

Databrister har varit ett av problemen med utvecklingsarbetet på det amerikanska rymdflygplanet NASP eller X-30.

Ariane ”hotar” de amerikanska roketerna som gett problem med misslyckade motortest och dåliga materialdata.

att konstruktörerna använder större säkerhetsmarginaler, vilket ger tyngre och dyrate detaljer. Men som kanske ändå inte håller när det är dags för fullskaleproven eller uppskjutningarna.

— En viss superlegering kanske klarar att töjas 900—1 000 gånger i luft innan materialet utmattas så det blir sprickor och detaljen brister. I vätgas inträffar brottet kanske efter bara 100 belastningscykler, säger Leil Ålgårdh.

Ringprovning

Flygmotor ingår i ett så kallat ringprovningsprojekt (round-robin). De deltagande laboratorierna ska prova olika egenskaper hos materialen under så lika förhållanden som möjligt. Med provstavar (totalt 400) av samma typ, i samma atmosfärsförhållanden, enligt samma provrutin etc.

Groröd-labbet började den första jämförande delen av provningen i luft i februari. De direkta proven i vätgasatmosfär började i juni. Resultaten ska rapporteras till NASAs Marschall Space Center på sensommaren för att en slutrapport ska kunna vara klar i december.

Mersmatk i sikte

Volvo Flygmotors erfarenheter av provningen kommer att vara till nytta för curopeiska rymdorganisationen ESA och kommande Ariane-motorer. Flygmotor tillverkar just de delar i Ariane som utsätts mest för vätgas. Om Flygmotor gör bra ifrån sig finns möjligheter till ett fördjupat samarbete med den amerikanska rymdindustrin på materialdataområdet.

Flygmotors del i provprogrammel kostar strax under en miljon SEK. Av det betalar NASA drygt en tredjedel, Flygmotors avdelning för utveckling och svenska rymdstyrelsen resten. LJ

Artikeln har tidigare publicerats i Ny Teknik nr 23/93.

Affärsmagasinet Forum var år 2021 Finlands enda svenskspråkiga affärstidskrift och beskrev sig som "ett unikt magasin som riktar sig till beslutsfattare och experter inom näringslivet i Finland och Norden. Tidningen har en upplaga på 11 000, och når varje månad 27 000 läsare, i huvudsak ekonomer, ingenjörer och diplomingenjörer. Bevakningsteman inkluderar ekonomi, börs, teknik, ledarskap och arbetsliv, med reportage, profilintervjuer, livsstil och kolumner. Forum upprätthåller dessutom diskussionsforumet Affärsnätverket Forum på Linkedin, den största svenskspråkiga gruppen i Finland och en av de största på svenska på hela Linkedin. Där diskuteras trender och aktuella frågor inom näringsliv, arbetsliv och innovationer. Tidskriften utkommer med 10 nummer/år."