3D打印的火箭发动机喷嘴点火成功 产生推力达2万磅

时间:2014-09-03 11:06来源:光粒网作者:yeyan 点击:
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摘要:近日,美国国家航空航天局(NASA)成功测试了两个迄今设计最复杂的、3D打印制造的火箭发动机喷嘴。两个喷嘴分别进行了5秒钟点火试飞,产生了2万磅的推力。设计的氢氧旋混几何流型使燃烧产生的推力达到每英寸1400磅,温度达到6000华氏度。测试地点在亚拉巴马州的马歇尔空间飞行中心。

关键字:3D打印,3D打印技术,火箭发动机

  3D打印技术正逐渐兴起,不仅可以打印日常器械,也可以打印出各种DIY部件,甚至是各种武器。目前美国宇航局的研究人员已经开发出3D打印的火箭发动机部件,目前涉及该火箭动力系统的3D打印技术还不得而知,其被列为机密内容。科学家认为未来3D打印技术将被应用到大量领域,尤其是航空航天方面的设计和制造都离不开3D打印技术,美国宇航局已经证实3D打印技术可以应用于火箭发动机,制造出高性能的机器零件。

  3D打印的火箭发动机喷嘴点火成功NASA工程师将3D打印技术推进到极限。

3D打印的火箭发动机喷嘴点火成功 产生推力达2万磅

  上图工程师用3D打印火箭喷嘴完成了点火燃烧测试。一些参数的特定设计,旨在提高火箭发动机性能。喷嘴混合了液态氧和气态氢,燃烧温度超过6000华氏度(约3316摄氏度),产生了超过2万磅的推掷力。

  近日,美国国家航空航天局(NASA)成功测试了两个迄今设计最复杂的、3D打印制造的火箭发动机喷嘴。两个喷嘴分别进行了5秒钟点火试飞,产生了2万磅的推力。设计的氢氧旋混几何流型使燃烧产生的推力达到每英寸1400磅,温度达到6000华氏度。测试地点在亚拉巴马州的马歇尔空间飞行中心。

  通过这次设计,NASA工程师推进了3D打印技术的极限。他们先把设计方案输入3D打印计算机,然后由打印机一层层地打出每个部分,通过激光把金属粉末融合在一起,这一过程叫做选择性激光熔融。

  3D打印也叫加法制造。设计者可以用40个喷头打印一个整体部件,而不用分别制造。他们打印的部件在尺寸上类似小火箭发动机喷嘴,而设计上却类似推进大型发动机如RS-25发动机的喷嘴。RS-25发动机是用来推进NASA空间发射系统(SLS)火箭的,是举重型探测类火箭,将把人类带到火星上。

  “我们不只是想测试一个喷嘴,还想证明3D打印能给火箭设计带来变革,提高系统性能。”马歇尔工程指挥部主管克里斯·辛格说,“在测试中,这些部件表现得出乎意料的好。”如果用传统制造方法,要造163个单独零件然后再组装起来,但3D打印只需两个零件,不仅节约了时间金钱,而且造出的部件能提高火箭发动机性能,减少失败可能性。

  两个火箭喷嘴分别由两家公司打印。“我们的目标之一是与多家公司合作,为这种新的制造工艺制定标准。”马歇尔推进工程师詹森·特宾说,“我们与行业合作,学习怎样在航空硬件制造的每个阶段——从设计到空间操作,利用这种加法制造的优势。我们正在把学到关于火箭发动机部件制造的一切,应用到空间发射系统及其他航空硬件上。”

  由于加法制造设计独特,不仅能帮设计师制造和测试火箭喷嘴,还能使测试更快更智能。马歇尔中心拥有室内加法制造能力,“这让我们能看到测试数据,根据数据来修正部件或测试标准,迅速改变生产再返回来测试。”负责本次测试的推进工程师尼古拉斯·凯斯说,“这会加速整个设计、开发与测试过程,让我们能以更少的风险和成本努力改革设计。”

  本着降低未来发动机的制造复杂性、节约时间、减少制造组装成本的目的,工程师们不断测试越来越复杂的喷嘴、火箭喷管及其他零件。对于改进火箭设计、完成深空任务来说,加法制造是一种关键技术。

  3D打印技术不仅仅是帮助工程师能够对具有独特设计的火箭发动机喷嘴进行制造和测试,而且是实现对火箭发动机喷嘴更快、更智能的测试。采用马歇尔飞行中心的现场3D打印能力可以快速的设计、生产小型的3D打印零件,之后推进剂和材料实验室能够协同工作可以对测试台或火箭发动机零件进行快速修改,这样大大加快了整个设计、开发和测试过程所用时间,并降低创新设计的风险与成本。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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