印度成功發(fā)射3D打印火箭，將1000個發(fā)動機零件優(yōu)化為1個

2024年5月31日，南極熊獲悉，一家來自印度的太空初創(chuàng)公司 Agnikul Cosmos （阿格尼庫爾公司）成功發(fā)射了其首個亞軌道測試飛行器，這枚火箭的獨特之處在于使用了全3D打印的發(fā)動機驅動。

這枚單級運載火箭的名字為 “Agnibaan SOrTeD” ，于當地時間周四上午從位于印度南部的發(fā)射中心發(fā)射升空。 在此之前，他們經過了兩年的準備，還因技術故障造成了四次推遲，這次終于算是發(fā)射成功了。

這枚火箭高 6.2 米，由碳纖維復合材料制成，升空質量為 1268 磅；核心部件是其自行制造的 3D 打印半低溫引擎，每個引擎可提供 6.2 千牛的推力。

全3D 打印的低溫發(fā)動機

據悉，這枚火箭使用的 Agnilet 發(fā)動機是獨一無二的。它完全由 3D 打印而成，而且是一個整體。經過精心設計，將 1000 多個零件集成到一個零件中。

什么是火箭發(fā)動機？最簡單地說，火箭發(fā)動機就是一種能夠燃燒氣體并以極高的速度將其送出的裝置。根據牛頓定律，從火箭發(fā)動機噴嘴噴出的氣體會對火箭本身產生一個相等且相反的力，從而將火箭推向另一個方向。

火箭發(fā)動機一般由噴射器、噴油器板、歧管、燃燒室、噴嘴、冷卻通道等零件組成，結構非常復雜，有 100 多個冷卻通道，每個通道都必須經過精心設計。與通過焊接、釬焊等傳統(tǒng)制造技術將成千上萬個部件組合在一起相比，如果將所有這些部件作為單個部件一次性制作完成，就擁有了一體化火箭發(fā)動機。

此外，這家公司還廣泛使用 3D 打印技術來制造火箭的關鍵部件，如泵、發(fā)動機外殼和封裝外殼。

Agnikul聯合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Srinath Ravichandran 在發(fā)射前接受采訪時說，3D打印一個火箭發(fā)動機的原型需要72至75小時。他們可以在一周內生產出兩個完整的成品發(fā)動機，包括將它們從3D打印機中取出、清粉并通過熱處理。這與傳統(tǒng)工藝不同，傳統(tǒng)工藝需要 10 到 12 周才能制造出一個類似大小的火箭發(fā)動機。

他在電話中說："我們之所以能脫穎而出，是因為我們采用的是單件式部件，在加工過程中沒有人工干預；從打印機出來的是全長部件，沒有任何焊接、擰緊或類似的工序。"

雖然阿格尼庫爾公司聲稱其3D打印引擎是世界首創(chuàng)，但包括Relativity Space 公司和Rocket Lab 在內的國際公司更早采用3D打印技術制造火箭。

阿格尼庫爾選擇鎳基高溫合金作為發(fā)動機設計的材料。這種材料在高溫下依然堅固，而且可進行 3D 打印。然而，由于這種合金的導熱性極差，這家初創(chuàng)公司面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何散熱，散熱需要反復設計冷卻通道。

阿格尼庫爾公司成立于2017年底，最初嘗試使用3D打印組件，如點火器、冷卻通道和燃料噴射點。然而，它逐漸突破了界限，開始將不同的元件組合在一起，避免了焊接和擰緊，擺脫了傳統(tǒng)方法的束縛。

他說，這家初創(chuàng)公司至少經歷了 70 或 80 次迭代，尤其是燃料噴射系統(tǒng)的迭代，最終設計將所有燃料噴射器組合在一個部件中。同樣，該公司的冷卻室也經歷了至少 20 次不同幾何形狀的迭代。

這家初創(chuàng)公司花了大約六到九個月的時間從零開始制造第一套發(fā)動機，然后花了近一年的時間讓發(fā)動機真正飛起來。去年年底，阿格尼庫爾籌集了 2670 萬美元的資金，才使公司走到今天這一步。

一段時間以來，印度的太空領域吸引了全球的關注。去年，印度成為第一個在月球南極著陸的國家，并出臺了促進私人參與的太空政策。印度擁有約 190 家太空技術初創(chuàng)企業(yè)，最近還更新了政策，提高了太空領域外國直接投資的限額。現在，印度的太空初創(chuàng)企業(yè)正在奠定基礎，通過展示自己的技術，使其能夠從全球客戶那里創(chuàng)收，從而將印度的太空領域提升到新的水平。