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NASA成功测试3D打印火箭发动机零件

赵师傅
2021-01-05 11:08:10

美国国家航空航天局(NASA)为在2024年之前使人类重返月球而做出的新努力,导致了新的太空技术的进步,以改善流程,减少成本和缩短开发时间。

 

2020年12月上旬,白令三维获悉,美国太空总署位于****巴马州汉斯维尔的马歇尔太空飞行中心的工程师成功地对火箭发动机的3D打印组件进行了热火测试。铜合金燃烧室和喷嘴由高强度,耐氢合金制成,可承受传统制造的金属结构在飞行中所经历的相同极端燃烧环境。这个巨大的里程碑可以为新火箭上的3D打印零件铺平道路。

 

NASA马歇尔中心测试工程师说:“在减少总硬件制造时间和成本方面,这种3D打印技术是改变游戏规则的事情。” “这些热火测试是为将来的月球和火星飞行任务准备使用该硬件的关键步骤。”

 

他们在10个测试天中执行了23个热火测试,总持续时间为280秒。在整个测试过程中,工程师收集了数据,包括硬件冷却剂通道和主腔室中的压力和温度测量值,以及排气羽流和腔室喉道的高速和高分辨率视频。研究小组还计算了舱室的性能以及发动机整体使用推进剂的效率。

3D打印火箭发动机

吹塑粉末定向的能量沉积可以生产出比传统制造技术更便宜,更快速的大型结构,例如这些发动机喷嘴。

 

高强度铁镍超级合金喷嘴是使用激光粉末定向能量沉积(DED)印刷的,该粉末是NASA的先进制造方法之一,可以改善性能并降低火箭推进室组件的生产成本,并在NASA的Rapid and分析制造推进技术(RAMPT)项目。

 

美国宇航局目前正在开发更轻,更高效的液体火箭发动机零件,以用于未来的登月,火星及其他任务。此外,为了减少高度复杂且昂贵的火箭发动机零件,RAMPT对于用复合材料代替推力室上的一些传统金属零件,使用先进的3D打印方法创建燃烧室和喷嘴以及采用创新的机械方法已变得至关重要。

 

NASA在一份声明中暗示,未来的月球着陆器可能会配备3D打印的火箭发动机零件,以帮助降低总体制造成本并缩短生产时间。实际上,这23项热火试验是NASA的长寿命增材制造组件(LLAMA)项目的一部分,该项目旨在使这些3D打印零件以及其他增材制造的硬件能够在未来的月球着陆器上使用。马歇尔团队领导了美国宇航局太空技术任务局的一部分的NASA游戏改变发展计划的LLAMA项目,并计划执行其他热火测试,以进一步证明和验证发动机部件的耐用性。

 

美国宇航局在宣布23项热火试验的Twitter帖子中说:“这些3D打印火箭零件对于长距离飞行很有好处,”但它们并不是美国航天局唯一测试的3D打印零件。2018年初,NASA在增材制造领域破土动工。通过其低成本的上层级推进项目,该机构成功地对Marshall的燃烧室进行了热火测试,该燃烧室是结合3D打印技术制成的。

 

在此之前,该机构于2015年也在马歇尔(Marshall)成功地使用由俄亥俄州克利夫兰格伦研究中心的材料科学家创造的粉末状铜合金3D打印了首个全尺寸的铜燃烧室衬套。

3D打印火箭发动机

图的阿耳emi弥斯宇航员在月球上。

 

推进到2024年将宇航员送上月球所需的最后步骤将需要大量的合作。除了在马歇尔测试自己的3D打印火箭零件外,NASA还选择了三家美国公司为该机构的Artemis计划设计和开发人员着陆系统(HLS),其中一个将在月球上登陆第一名女性和下一个人表面。

 

据美国国家航空航天局局长吉姆·布莱登斯汀(Jim Bridenstine)称,这是人类历史上首次对月球进行可持续人类探索,并与商业和国际伙伴合作。此外,美国宇航局的登月行动将为该机构提供必要的经验和知识,以实现人类对火星的历史性任务。

 

自1990年代首次出现以来,美国宇航局马歇尔中心的工程师一直在使用增材制造。如今,该中心拥有最先进的3D打印机和独特的专业知识,可以利用新的数字工具并将其应用于推进系统设计以及未来的空间制造中。马歇尔甚至还在帮助开发“从艺术品到零件”的标准和资格认证,以测试新的先进制造工艺和3D打印零件。

 

随着NASA逐渐接近建立月球基地,马歇尔的工程师正在帮助该机构在人类太空飞行中树立新的前沿领域,为先进的制造技术奠定基础,这些技术可能成为未来地球探索的基础。

3D打印火箭发动机

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