Rocket Crafters完成3D打印固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試

2020年5月19日，南極熊從外媒獲悉，美國(guó)太空技術(shù)初創(chuàng)公司Rocket Crafters Inc. (RCI)，已經(jīng)完成了其Comet系列混合動(dòng)力3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試。

在完成了49次實(shí)驗(yàn)室測(cè)試后，最新的試射是為了在今年計(jì)劃的試飛之前，對(duì)Rocket Crafters公司的STAR-3DTM混合動(dòng)力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大規(guī)模的概念驗(yàn)證。

Rocket Crafters公司總裁Rob Fabian說(shuō)："我們對(duì)我們所看到的數(shù)據(jù)感到非常興奮，很快就可以試飛火箭了，這次測(cè)試的發(fā)動(dòng)機(jī)性能與模型相符。"

Rocket Crafters公司已經(jīng)完成了Comet火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試，照片來(lái)自John Kraus，Rocket Crafters公司

火箭工藝和3D打印

這家位于佛羅里達(dá)州的航天公司一直在開(kāi)發(fā)其混合技術(shù)，目的是生產(chǎn)出一種更可靠、更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的替代方案，將有效載荷發(fā)射到軌道上。

Rocket Crafters公司的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)專利方法，將3D打印的固體火箭燃料顆粒和液體推進(jìn)劑結(jié)合在一起，試圖利用兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。

固體推進(jìn)劑會(huì)連續(xù)燃燒直到耗盡，而3D打印可以將燃料打印成特定的圖案，以確定推進(jìn)劑的燃燒方式。此外，3D打印還可以提高固體推進(jìn)劑燃料的一致性和可靠性，緩解傳統(tǒng)推進(jìn)劑產(chǎn)生的過(guò)度振動(dòng)問(wèn)題。據(jù)Rocket Crafters公司稱，與液體推進(jìn)劑相比，混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)成本更低、速度更快、更安全，而且還具有節(jié)流和重啟的能力。

2017年7月，該公司獲得了美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）授予的54.26萬(wàn)美元的研究合同，用于開(kāi)發(fā)3D打印的火箭燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。作為研究協(xié)議的一部分，Rocket Crafters公司被允許使用佛羅里達(dá)州太空海岸的一個(gè)專門(mén)建造的測(cè)試臺(tái)來(lái)測(cè)試能夠飛行的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以評(píng)估火箭的節(jié)流和緊急關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。

用于3D打印機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的部件，圖片來(lái)自Rocket Crafters。

測(cè)試3D打印的火箭

測(cè)試是在過(guò)去三個(gè)月里在肯尼迪航天中心以南約20英里處的佛羅里達(dá)州科科考亞公司的場(chǎng)地中進(jìn)行的。Comet火箭曾在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)250-500磅推力的測(cè)試，但自2月份以來(lái)，火箭使用了5000磅的全推力發(fā)動(dòng)機(jī)，這是迄今為止最大的實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)版本。

三次試驗(yàn)中，有兩次是成功的，與公司的性能模型密切匹配，但第三次試驗(yàn)出現(xiàn)了超壓異常，導(dǎo)致試驗(yàn)臺(tái)和發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

分析認(rèn)為，最初是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)輔助部件出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)部出現(xiàn)了較大的過(guò)壓�；鸺�手團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持認(rèn)為，STAR-3DTM發(fā)動(dòng)機(jī)的核心設(shè)計(jì)內(nèi)部不存在問(wèn)題，從研發(fā)方面來(lái)說(shuō)，這次測(cè)試仍然可以認(rèn)為是成功的。

STAR-3D™混合動(dòng)力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，

Rocket Crafters公司目前正在開(kāi)發(fā)、測(cè)試和制造最先進(jìn)的混合動(dòng)力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，與以往任何一款混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其推力更平穩(wěn)，性能更穩(wěn)定。被稱為STAR-3D™混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，Rocket Crafters公司專有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)具有安全、節(jié)流、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可靠和3D打印的特點(diǎn)。

Fabian說(shuō)："這就是我們測(cè)試的原因。我們?cè)跍y(cè)試中發(fā)現(xiàn)并修復(fù)問(wèn)題，所以我們?cè)诎l(fā)射臺(tái)上不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。我們要從這里出發(fā)，繼續(xù)前進(jìn)。"

Rocket Crafters 公司正計(jì)劃在今年晚些時(shí)候進(jìn)行首次試飛，由較小版本的STAR-3DTM混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。隨后將進(jìn)行兩次較大規(guī)模的入軌試飛，并利用Intrepid號(hào)小型衛(wèi)星運(yùn)載火箭向低地軌道提供商業(yè)服務(wù)，但發(fā)射日期尚未確定。

正在準(zhǔn)備測(cè)試的5000磅重的發(fā)動(dòng)機(jī)，照片來(lái)自Rocket Crafter

3D打印燃料和太空發(fā)射

越來(lái)越多的公司正在利用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)不同類型的火箭燃料，用于商業(yè)用途。例如，澳大利亞詹姆斯-庫(kù)克大學(xué)（JCU）的科學(xué)家們利用3D打印的燃料顆粒為混合型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。利用PLA與鋁顆粒，3D打印的圓形顆粒被制造出來(lái)，其初始尺寸為100毫米長(zhǎng)、20毫米直徑、6毫米的直圓燃燒口。盡管它們?cè)?019年8月的測(cè)試中表現(xiàn)不佳，但研究人員堅(jiān)持認(rèn)為這種燃料具有潛力。

新加坡初創(chuàng)公司Gilmour Space Technologies于2016年7月從澳大利亞發(fā)射了一枚自制火箭，由3D打印的燃料驅(qū)動(dòng)。這種由兩種未命名的材料組成的燃料為3.6米長(zhǎng)的火箭提供了動(dòng)力，從澳大利亞昆士蘭州向軌道發(fā)射。隨后，他們于2017年5月獲得370萬(wàn)美元的A輪融資，繼續(xù)開(kāi)發(fā)使用3D打印火箭燃料的運(yùn)載火箭。

編譯自：3dprintingindustry