3D打印技術(shù)將在太空中發(fā)揮巨大作用,SpaceX、Relativity Space 和 Rocket Lab等公司已經(jīng)表明,火箭部件完全可以通過3D打印制作,該技術(shù)甚至可以在地球外用于建造發(fā)射臺和其他部件。
去年,Relativity Space宣布了第一枚完全可重復使用、完全3D打印的火箭,今天我們來看下另外一個3D打印火箭的案例。
Launcher的E-2火箭發(fā)動機測試現(xiàn)場實拍,圖片來自Launcher
2022年4月21日,美國私人航天公司Launcher首次使用3D打印的E-2火箭發(fā)動機成功進行了推力測試,測試地點在美國宇航局斯坦尼斯航天中心。
Launcher成立于2017年,旨在制造能夠?qū)⑿⌒托l(wèi)星送入太空的高效、具有成本效益的火箭。該公司在2019年獲得美國太空部隊150萬美元的的合同后,開始開發(fā)3D打印部件以提高其E-2發(fā)動機的性能。
Launcher的3D打印火箭發(fā)動機演示效果圖,圖片來自:Launcher
Launcher正在研制其Launcher Light運載火箭(計劃于2024年首次發(fā)射),該火箭將以低成本進入近地軌道,使用的正是3D打印的E-2發(fā)動機,可攜帶150 公斤有效載荷,能夠在100bar燃燒壓力下使用液氧和煤油的混合物產(chǎn)生大約22,046磅(約10公噸)的推力。根據(jù)Launcher的聲明,發(fā)動機運行了4 次10秒測試之后仍處于“完美狀態(tài)”。
E-2發(fā)動機成功試射的數(shù)據(jù):
- 10公噸推力(22,046磅力)。
- 100 bar (1,450 psi) 的燃燒壓力。
- LOX/煤油(2.62 推進劑混合比)在100bar壓力下的最高性能。
Launcher是第一家使用銅合金進行3D打印火箭的公司,使其成為與太空發(fā)射相關(guān)3D技術(shù)的領(lǐng)導者。在增材制造方面,該公司依靠與AMCM(EOS旗下公司)的合作,已經(jīng)開發(fā)出第一臺大幅面(100x45x45厘米)定制3D打印機。
E-2測試后的燃燒室仍處于"完美 "狀態(tài),圖片來自:Launcher
具體來說,一體式燃燒室由銅合金3D打印制成,使用的是AMCM M4K3D打印機;而不是通過傳統(tǒng)的加工方式,比如銑削或鑄造。此外,E-2燃油噴射器是通過Velo3D Sapphire 3D打印機制造。這些技術(shù)使發(fā)射器能夠?qū)崿F(xiàn)更高的性能,從而轉(zhuǎn)化為火箭更高的有效載荷以及更低的價格。
E-2是一種閉式循環(huán)發(fā)動機,其高壓(310 bar)、高效率、單軸渦輪泵的開發(fā)正在同步推進。2022年3月,Launcher在130%標稱流量的增壓模式下成功測試了E-2的渦輪機和液氧泵。接下來,Launcher預計將在2022年第四季度對集成的E-2 渦輪泵進行三分鐘的測試。
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