完全由AI設(shè)計的3D打印火箭推進(jìn)器點火成功

南極熊導(dǎo)讀：人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不僅提高了效率，還拓展了我們對復(fù)雜問題的理解。從醫(yī)藥制造到航空航天，人工智能的發(fā)展為工程師和科學(xué)家們提供了更多工具和資源，以解決以往被認(rèn)為難以解決的難題。

2024年6月18日，南極熊獲悉，迪拜的人工智能技術(shù)開發(fā)商LEAP 71成功對AI設(shè)計的火箭推進(jìn)器5 kN Kerolox進(jìn)行了首次點火測試。。

得的注意的是，此次的設(shè)計過程完全依靠LEAP71公司的Noyron RP大型AI模型自主生成，而非使用任何CAD軟件，并在LEAP 71的開源幾何引擎PicoGK上進(jìn)行輸出。另外，該發(fā)動機(jī)使用煤油和低溫液氧(LOX)作為推進(jìn)劑。它通過圍繞燃燒室外部的冷卻通道進(jìn)行再生冷卻。燃料和氧化劑使用帶有同軸旋流器元件的噴射頭進(jìn)行混合。

△LEAP71的聯(lián)合創(chuàng)始人：航空航天工程師Josefine Lissner和Lin Kayser

無人化設(shè)計和制造在時間上的優(yōu)勢

這標(biāo)志著人類第一次在沒有任何人工干預(yù)的情況下，完全自動生成了一個能正常工作的火箭推進(jìn)器。從最終確定推進(jìn)劑類型和其它基本規(guī)格到制造完成，時間跨度不到兩周。在普通計算機(jī)上生成新的設(shè)計變體只需不到15分鐘。推進(jìn)器的原型是由在金屬3D打印公司AMCM使用改進(jìn)型EOS M400金屬打印機(jī)用銅打印出來的。銅的熔點較低，但如果采用主動冷卻方式，就能制造出結(jié)構(gòu)緊湊的高性能發(fā)動機(jī)。如果冷卻失敗，銅會立即熔化。

該發(fā)動機(jī)采用圍繞發(fā)動機(jī)護(hù)套旋轉(zhuǎn)的細(xì)冷卻通道，橫截面從0.8毫米到1.2毫米不等。煤油被壓入通道，用以冷卻發(fā)動機(jī)并防止其熔化。隨后，兩種推進(jìn)劑被注入燃燒室。由于主動冷卻的應(yīng)用，發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒溫度約為3000oC，而表面溫度遠(yuǎn)低于200oC。

推進(jìn)劑通過一個同軸漩渦噴射頭注入發(fā)動機(jī)，這被認(rèn)為是最先進(jìn)的技術(shù)之一。通過燃燒室壁附近的小孔注入煤油燃料，可在燃燒室內(nèi)提供額外的薄膜冷卻。大量的熱量和壓力數(shù)據(jù)通過測量端口反饋到Noyron計算模型中。

△唯一的人工干預(yù)是將完成的發(fā)動機(jī)組裝進(jìn)測試系統(tǒng)

由AI設(shè)計的火箭發(fā)動機(jī)性能如何

LEAP71聯(lián)合創(chuàng)始人Lin Kayser表示：“我們對結(jié)果非常滿意。發(fā)動機(jī)第一次運行就完美無瑕，包括一次長時間運行，驗證了穩(wěn)態(tài)。燃燒時間僅受可用燃料量的限制，持續(xù)了12秒。英國Airborne Engineering的團(tuán)隊出色地完成了測試任務(wù)。”

熱火試驗于2024年6月14日星期五在英國韋斯科特Airborne Engineering的試驗場進(jìn)行。發(fā)動機(jī)在最初的3.5秒內(nèi)進(jìn)行了熱點火，使用的氧化劑燃料比為1.8，低于標(biāo)稱的2.3。由于使用了較少的氧化劑，發(fā)動機(jī)的燃燒溫度略低。在確認(rèn)發(fā)動機(jī)性能正常且所有溫度都在預(yù)期范圍內(nèi)后，該發(fā)動機(jī)在2.3的氧化劑與燃料比的條件下進(jìn)行了長達(dá)12秒的全功率燃燒測試。

也就是說，發(fā)動機(jī)的性能符合預(yù)期，已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這意味著它能夠長時間穩(wěn)定運行，僅受試驗場燃料供應(yīng)時間的限制。

第二天，在Sheffield大學(xué)進(jìn)行了發(fā)動機(jī)拆卸，并進(jìn)行了仔細(xì)檢查，確認(rèn)未發(fā)現(xiàn)任何損壞。推進(jìn)器將留在英國進(jìn)行進(jìn)一步測試。初步數(shù)據(jù)分析顯示，冷卻通道的壓降（阻力）高于預(yù)期模型，主要是由于3D打印表面粗糙度引起的。LEAP 71將對現(xiàn)有發(fā)動機(jī)進(jìn)行后續(xù)光滑處理，并調(diào)整Noyron以優(yōu)化未來發(fā)動機(jī)的冷卻通道幾何形狀和性能輸出。

△由AI自主開發(fā)的火箭推進(jìn)器一些細(xì)節(jié)

AI為火箭制造開辟新的可能性

LEAP 71是一家由航空工程師Josefine Lissner和Lin Kayser創(chuàng)立的公司，其使命是通過計算工程推動工程進(jìn)步。Noyron是一種先進(jìn)的大型計算工程模型，基于提煉的工程知識、物理學(xué)和制造知識。它允許在無需人工干預(yù)的情況下，根據(jù)高級需求自主創(chuàng)建復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備。Noyron生成可制造的幾何形狀，預(yù)測物體的性能，并輸出生產(chǎn)步驟的程序以及技術(shù)文檔。

這些豐富的數(shù)據(jù)將反饋給Noyron，使公司能夠繼續(xù)訓(xùn)練和調(diào)整人工智能模型。LEAP 71表示，它們將在未來幾天發(fā)布更多信息。