De P100 motoren zijn kaliumnitraat-sorbitol motoren  met een diameter van àngeveer 10 cm. Ze bevatten  4 "bates" segmenten. De motor is vooral bedoeld voor de aandrijving van een raket waarmee een hoogtebereik  van 3500 à 4000 m wordt beoogt. Met een variante, de P100(2) , die dubbel  zo lang is en en 8 modulen bevat, wordt een hoogte van circa 10 km voorzien. Een eerste test werd uitgevoerd op 6 mei 2007. Uit deze vorige test met de P100/1 motor was gebleken dat  (zie verslag : VRO-nieuws September 2007):

• De motor aan een vrij lage druk had gewerkt
• Niet alle brandstofoppervlak ineens tot ontbranding was gekomen
• Er behoorlijke erosie was opgetreden

Aan de P100-2 werden de volgende aanpassingen aangebracht:

• De straalpijp werd vervangen door een straalpijp met een keelopening van 24 mm (in plaats van de 38 mm van de vorige test) teneinde de druk op te drijven;
• Het ontstekingssysteem werd aangepast in die zin dat nu zowel ontsteking aan beide kanten van de ontsteekbuis (gevuld met poedervormige zinkzwavel brandstof) zou gebeuren, omdat gebleken was dat het ontsteekpoeder nog onvoldoende  uitgewerkt was bij het verlaten van de straalpijp.
• aan beide zijkanten van de bates-brandstofblokken werd een dun laagje  brandstof afgedraaid om een eventuele sorbitol laagje te verwijderen, zodat de ontsteking sneller kon gebeuren.

De test werd uitgevoerd tijdens de BRMD op 6 september 2008.

De motor heeft de volgende karakteristieken:

Zoals bij de eerste test met de P100/1 is de brandstofdichtheid ook hier 1,8 gr/cm³. De grootste afwijking bedraagt slechts 0,44 %. Dit wordt bereikt door vacuum toe te passen op het einde van de smeltperiode.

Figuur 1: stuwkrachtscurve P100-2

Uit de test blijkt dat:

• De ontsteking perfect heeft gewerkt. Men merkt duidelijk de piek afkomstig van de zink-zwavel ontsteking, onmiddellijk gevolgd door de ontsteking van de KNO3-sorbitol brandstof.
•  De stuwkrachtscurve totaal niet de theoretische curve volgt (gebaseerd op de verbrandingssnelheden van Nakka);
• De curve wel in lijn ligt met de stuwkrachtscurve van de eerste P100 test, met dien verstande dat in de eerste test de ontsteking te traag verliep, en ook volledig in lijn ligt met de KNSB58-2 test. Dezelfde kenmerken van de vorm van de stuwkrachtscurve zijn gemakkelijk te onderscheiden.
• Een gemiddelde specifieke impuls  van 117s levert

Het feit dat de stuwkracht het hoogst is bij de start is bijzonder gunstig voor lanceringen, omdat de raket bij de start het zwaartst is en snel snelheid moet winnen om voldoende stabiel te zijn.Wanneer men de 3 verschillende stuwkrachtscurven vergelijkt merkt men duidelijk  dat er erg veel gelijkenissen zijn. Het grootste verschil zit vooral in het eerste gedeelte  van de stuwkrachtscurve.  Bij de P100/2 wordt de grootste stuwkracht na minder dan 0,05s bereikt. Dit is te danken aan het efficiente ontstekingssysteem zodat onmiddellijk alle oppervlakken beginnen branden. Bij de P100/1 is dit duidelijk niet het geval. Hier zien we een zeer grote vertraging die zelfs oploopt tot

1,5s! Ook bij de KNSB58-2 is er ontstekingsvertraging, maar beduidend minder: ca. 0,6s. Na het bereiken van de top van de stuwkrachtscurve gaat het in een eerste fase lineair naar beneden, waarna een knik een verandering van richting aangeeft. Op dat ogenblik bereikt het verbrandingsoppervlak  welke zich het dichts bij de straalpijp bevindt, de wand.. Echter heeft de brandstof aan de andere kant , (de kant van het afsluitdeksel )  de wand nog niet bereikt.  Het duurt 0,5 à 1 s voor het zover is.

Figuur 2: stuwkrachtscurve P100-1

Wat er gebeurt wordt ook geillustreerd met de simulatie. Het bovenste deel geeft bij benadering het stuwkrachtsverloop weer en het onderste deel het verloop van het brandstoppervlak in doorsnede (bovenste helft van de horizontale motor). De linkerkant is de straalpijp kant, de rechterkant het afsluitdeksel. Door het optreden van erosie van het brandstofoppervlak , welke toeneemt met de snelheid van de verbrandingsgassen, zal de brandstof in de richting van de straalpijp steeds sneller en sneller gaan branden. De onderste curven (doorsneden op konstante  tijdsintervallen)  laat

Dat de gesimuleerde stuwkrachtscurve niet identiek is aan de gemeten curve is te wijten aan het feit dat:

• In het simulatieprogramma wordt aangenomen dat het gedeelte van het brandstofoppervlak dat niet onmiddellijk ontstoken werd enkel op een lineaire wijze in de tijd ontsteekt. De realiteit is vermoedelijk eerder een assymptotische evolutie (afname in de tijd);
• Het simulatie programma onvoldoende correct de reele situatie kan nabootsen. Voor deze simulatie werd aangenomen dat de erosie een lineaire functie is van de snelheid van de verbrandingsgassen in de motor.

Figuur 3: stwurachtscurve KNSB58-2

De simulatie vereiste ook dat de verbrandingssnelheid van de brandstof gemiddeld slechts  90% bedroeg van de metingen van Nakka. Dit hebben we in het verleden ook reeds bij de andere testen ondervonden. Het kan te maken hebben met :

• een andere bereidingswijze (hier onder vacuum, wat niet het geval is bij Nakka);
• een hogere brandstofdichtheid,
• een andere deeltjesdistributie.

Figuur 4: P-100-2 op volle stuwkracht

Figuur 5: aluminiumhuls na de test	Figuur 6: ontstekingssysteem wordt in de motor gebracht

Met dank aan onze collega's van de GEA. De test was een samenwerking tussen Pol Clauwaert (constructie) , Joeri  Wingelinckx (dataregistratie), Tony Vyverman (fabricage brandstofblokken) , Bert en Els (algemene ondersteuning).