航空航天

Aerojet Rocketdyne的新型3D打印火箭引擎通过了美国宇航局的热点火测试

美国推进系统制造商空气射流Rocketdyne宣布其RL10火箭发动机的升级版已成功通过美国国家航空航天局热火测试程序。

在试验过程中,该公司的新型RL10C-X高级发动机(采用增材制造的喷油器和燃烧室)在空间模拟中演示了点火和长期耐用性。开发与联合发射联盟(ULA), RL10C-X已经被建造来推动它的下一代火神半人马座运载火箭,作为即将到来的探索太空任务的一部分。

Aerojet Rocketdyne首席执行官Eileen P. Drake表示:“成功完成这一系列测试验证了我们将3D打印技术纳入RL10计划的方法,以降低成本,同时保持发动机无与伦比的性能。”“近60年来,RL10一直是该行业的主力,RL10C-X将有助于确保发动机保持这一领先地位。”

Aerojet Rocketdyne的工程师正在准备RL10C-X火箭发动机。
Aerojet Rocketdyne公司的工程师正在为RL10C-X火箭发动机的测试做准备。照片来自Aerojet Rocketdyne。

Aerojet Rocketdyne和3D打印

除了火箭发动机,Aerojet Rocketdyne也被称为导弹防御和战术系统的制造商,服务于美国客户和海外机构的需求。该公司20多年来一直致力于将3D打印技术整合到生产过程中,从而生产出可用于太空飞行的部件,在降低产品成本的同时增加了设计复杂性。

2017年3月,Aerojet Rocketdyne再次承诺使用Sigma实验室的PrintRite3D软件,这就加快了认证工作流程。该公司还集成了一个3 d打印预燃并在2017年晚些时候完成了关键设计审查(CDR)。

最近的是Aerojet Rocketdyne获得3D材料技术该公司将3D打印、数控加工和MIM功能整合到产品组合中。凭借其增材制造技术,该公司现在也为RS-25发动机制造关键部件,并在最近获得了一份17.9亿美元的合同,为其制造18套系统美国宇航局的“SLS项目。”

Mission-testing RL10C-X的

1959年首次测试,长期服役的RL 10发动机,多年来已经发射了数百颗卫星,探索宇宙飞船和着陆器。在此期间,该系统经历了9次重大升级,考虑到它的深度节气门能力降至额定推力的10%,该引擎继续作为NASA大型月球着陆器任务的动力手段。

为了确保推进系统的持续效能,Aerojet Rocketdyne一直在与ULA合作美国空军开发其增强型RL10C-X型号至少4年。最初,该公司3D打印和2017年测试子尺度组件在成功地将一个镍添加剂制造的再生冷却喷嘴集成到火箭的推力室组件之前。

一旦Aerojet Rocketdyne建立了一个可生产的发动机配置,它在2019年4月进行了一个全面的海平面测试,没有发生事故,自那以来它已经总共启动了32次。在该公司的最新评估中,RL10C-X经受了两次高温高空测试,这些测试是在真空中进行的,以模拟空间条件。

经过3D打印优化的发动机能够点火并提供24000磅的推力,同时能够多次重启并长时间运行。RL10C-X已经累积了超过5000秒的全引擎热点火测试时间,它将被用来为ULA的Vulcan Centaur火箭提供动力,该火箭于2021年4月被添加到NASA的太空运载火箭目录中。

Aerojet Rocketdyne太空事业部高级副总裁Jim Maser表示:“我们在这个项目上取得的杰出进展表明,整个RL10C-X发动机系统已经成熟,可以用于运营使用。”“它不仅展示了RL10设计的能力和健壮性,也展示了该团队在氢发动机开发和改进方面的丰富经验。”

在美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心进行的Aerojet Rocketdyne的3D打印班塔姆火箭发动机点火试验。照片来自Aerojet Rocketdyne。
在美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心进行的Aerojet Rocketdyne的3D打印班塔姆火箭发动机点火试验。照片来自Aerojet Rocketdyne。

3D打印的太空竞赛

为了推进未来的太空任务,NASA越来越多地求助于那些使用3D打印技术来开发增强飞行能力的火箭发动机的私营航空公司。例如,今年早些时候,3D打印火箭制造商相对论空间与NASA签订了价值300万美元的合同把小卫星发射到轨道上。

NASA自己也在研究增材制造的发动机部件,完成23次高温测试对铜燃烧室和铁镍高温合金喷嘴进行了研究。在评估过程中,经过优化的印刷零件证明能够比传统的同类产品承受更多的极端高温。

在其他地方,处理约翰霍普金斯大学美国国家航空航天局(NASA)的科学家们正在采取一种完全不同的方法solar-propelled火箭设计。研究人员目前正在探索使用金属3D打印作为优化单元隔热板的一种手段的可能性。

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图片显示的是Aerojet Rocketdyne公司的工程师正在为RL10C-X火箭发动机的测试做准备。照片来自Aerojet Rocketdyne。

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