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美国宇航局的团队利用3D打印技术研发的火箭发动机已接近成功

 福字富子 2016-01-01

美国宇航局的一个团队在利用3D打印制备高性能火箭发动机已接近成功,然后在低温液态氢和氧发射测试可以产生20000磅的推力。

增材制造,或3D打印,是科技发展的关键技术,可以提高航天器的设计和制造的效率,成本低。该技术具有航天器内置离开地球与飞船和着陆器访问其它目的地的潜力。而未来的计划包括在液态氧和甲烷状态下(是火星登陆器推进剂的关键)进行发动机试验,因为甲烷和氧气的产生可能是红色星球。

“我们制造,然后测试了火箭发动机75%的部分,发现需要利用3D打印来制造火箭发动机,”伊丽莎白·罗伯逊说, 美国宇航局马歇尔太空飞行中心增材制造的项目经理。“通过测试涡轮泵,喷油器和阀门,发现有可能建立一个3D打印探测器,太空推进器或火箭发动机。

在过去的三年中,Marshall团队一直与供应商利用3D打印制备零件,如涡轮泵和喷油器,并对它们进行测试。在一个真正的引擎上,要测试接口是不是吻合,它们连接的部分能不能同时工作。只有这样,在测试站中看起来像典型的发动机的所有零件是不是所谓的包装在一起。

为了使每个零件控制在最小误差范围内,设计的数据需要输入到3D打印机的计算机。然后,该打印机将制造每一部分零件,利用激光将金属粉末熔化堆叠,这一个过程称为选择性激光熔化。3D打印的涡轮泵,属于发动机比较复杂的零件,有小于45%跟同类的泵一样需要传统的焊接和装配技术。该喷油器比传统的制造出的喷油器多200以上零部件,它包含的功能传统技术是没有的,因为它们是唯一可能是与增材制造有关。复杂的零件如阀门通常需要几个月的设计一年多的制造。这使得获得的零部件在测试中比利用传统的方法更容易通过。Marshall的工程师设计燃油泵及其组件,并利用五家供应商的专业知识来创建3D打印过程。

“这种新的制造工艺真的打开了设计空间,可以改变零件的几何形状,这在传统的机械加工或铸造是不可能的,”David Eddleman(推进器设计师)说。“对于这台发动机的阀门设计,我们使用了更有效的结构,这样可以优化性能。”


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