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    美国宇航局NASA和Virgin Orbit合作采用铜3d打印混合金属火箭发动机燃烧室

    www.3ddyjsw.com | 发布:06-03 | 编辑: 3D打印技术网 | [点击收藏本文]

    美国宇航局NASA和卫星发射公司Virgin Orbit已经为火箭发动机生产了一个可用的3D打印燃烧室。 该组件采用铜制成,旨在推动商业空间领域3D打印的采用,并降低未来NASA任务的成本。

    Virgin Orbit成立于2017年,过去两年一直与美国宇航局燃烧和增材制造专家合作,在阿拉巴马州马歇尔太空飞行中心(MSFC)以及克利夫兰和加利福尼亚的其他中心。

    作为持续开发过程的一部分,最新的3D打印燃烧室成功完成了MSFC的测试射击,可提供高达2,000磅的推力。

    铜3d打印混合火箭发动机燃烧室图

    燃烧室是所有火箭发动机的关键部件。在这里推进剂混合并点燃,产生高达5,000°F(2760°C)的极高温度。

    这需要复杂的内部冷却通道,其中充满冷却至绝对零度以上低于100°F(38°C)的气体。复杂的冷却过程使燃烧室成为最难开发的发动机部件之一,同时保持低成本和交付周期。

    根据NASA高级工程师和Virgin Orbit项目负责人Paul Gradl的说法,“传统上,制造,测试和交付传统燃烧室需要数月时间。我们可以大大减少这个时间。“

    “增材制造已经准备好增加和改进传统工艺。它提供了新的设计和性能机会,并提供了一个高度耐用的硬件 - 通过这种合作关系,我们进一步提升了这一能力。“

    此项目增加了设计的复杂性,也面临3D打印多金属铜组件的挑战。铜由于其高导热性,优异的蠕变(变形)性和高温强度以及经济性而对航空航天工业特别感兴趣。然而,由于其天然光泽,铜已被证明是一种难以用于增材制造的材料,因为它反映了激光束施加的热量。

    尽管如此,一些航空航天公司已经成功地使用铜基合金生产零件。私人太空探索公司Aerojet Rocketdyne于2017年展示了其铜基SLM制造的RL-10火箭推力室。航空航天初创公司Launcher于2018年成功试射了EOS 3D打印铜火箭发动机。美国宇航局也有一些先验该材料的成功,3D打印2015年第一个全尺寸铜火箭发动机。

    为了打造多金属燃烧室,Virgin Orbit工程师使用了经过验证的NASA增材制造铜合金GRCop-84,该合金于2014年开发,用于在腔室内部排列。然后用Virgin Orbit的混合增材/减材一体机打印,该机器应用第二个双金属超合金夹套,然后将零件加工到正确的尺寸。

    今年早些时候,美国宇航局的研究人员宣布开发GRCop-84最终替代品GRCop-42。高强度,高导电性铜基合金由美国宇航局MSFC和俄亥俄州美国宇航局格伦研究中心(GRC)的团队创建。希望GRCop-42具有更高的导热性,同时匹配GRCop-84的强度。

    铜3d打印混合火箭发动机燃烧室测试图

    开发多金属零件的好处是,您可以利用各个金属的独特属性(如强度或导热性)来创建更强大,更高性能的最终产品。

    Virgin Orbit先进制造经理Kevin Zagorski在谈到不同金属的加入时说:“我们采用的多种优化材料和增材制造技术相结合,代表了3D打印生产火箭发动机燃烧室取得显著进步。“

    “我们与NASA的合作所获得的信息将成为应用这些技术的关键”他补充道。

    燃烧室在2018年末/ 2019年初使用高压液氧/煤油推进剂进行了测试,在一系列60秒的试验火灾中产生超过2,000磅的推力。

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