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3D打印的火箭发动机喷嘴点火试飞

2014年09月03日 09:54中国机床商务网点击:4144

  【中国机床商务网 机床上下游】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。
  
  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。
  
工程师用3D打印火箭喷嘴完成了点火燃烧测试。

  据物理学家组织网9月1日报道,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。

        (常丽君)
  
 
(来源:科技日报)

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