航天

Launcher合作伙伴与Velo3D和ANSYS到3D打印E-2火箭发动机升级

私人U.S.航空航天公司发射器已与3D打印机制造商合作Velo3d.和仿真软件公司ansys.优化其E-2火箭发动机内的性能关键组件的设计。

发射器首席执行官Max Haot在网上网络研讨会期间与Velo3D的Gene Miller说明,该公司如何仔细努力重新设计遗产氧气(LOX)涡轮泵。由于安装了升级的叶轮和外壳,因此修订的泵已成功地在发射器的发动机内进行了测试,并且该项目现已启用它来建立快速迭代未来部分的工作流程。

“作为发射器的第一个成功的Turbopump测试,它非常重要,因为它们在30,000 rpm的泵中处理液体氧气,”解释了。“在这种环境中,在4,000英寸/平方英寸磅/平方英寸]放电压力,任何异常 - 转子和定子之间的任何摩擦都可以导致立即快速的无计划的拆卸。”

达到最大推力

对于小型运载火箭来说,涡轮机械泵对于它们能够实现的推力水平来说往往是至关重要的,因为它们直接负责将推进剂注入发动机。在其改造项目之前,Launcher从乌克兰的一枚RD-8火箭获得了这样一个部件的原理图,为其E-2单元提供燃料,E-2单元是一个LOX涡轮泵,已经在Zenit发射器上执行了72次轨道飞行。

然而,为了优化推进剂流量和压力到发动机推力室的压力,所需的发射器可以在内部生产和测试,因此它转向Velo3D和Ansys寻求帮助。在该项目的初始阶段,该公司的工程师能够使用ANSYS的CFX平台,以确保火箭的投影水平的推力级别匹配其性能,然后通过模拟测试运行优化其参数。

一旦该部件被清除生产,它是使用Velo3D蓝宝石系统打印的3D,这使得它能够以最小的使用使用来制造。鉴于LOX泵的入口外壳功能悬垂内部几何形状,Velo3D的支持Free技术使零件更加不那么复杂,耗时且浪费,而不是它。

使用类似的方法,Launcher的工程师也能够重新开发泵的叶轮。通常情况下,这类部件具有较低的悬垂,很难整合任何支撑,但使用VELO3D的机器可以将其3D打印成平面,使其质量分布均匀,并防止在旋转过程中引起发动机问题。

“通过打印部分平坦,我们相对于中央旋转轴进行了漂亮的对称质量分布,”发射器工程师Andre Ivanovic解释在网络研讨会上。“需要平衡,因为如果涡轮机械中的旋转部件不平衡,则在每次旋转时,会有一个大的振动,这会被冲动到您的系统和轴承中。”

发射器的3D打印Inconel入口和铝插座外壳。照片通过发射器。
发射器的3D印花Inconel入口和铝出口外壳。照片通过发射器。

在实践中的3D印刷泵

在组装好一个可以飞行的泵原型后,发射装置继续在NASA的大量发动机测试中部署它Stennis Space Center..在这些性能评估中,该组件被证明能够在额定转速下进行2分钟的测试,30秒的输入和输出压力检查,以及30秒的33,000 rpm的测试。

Following its successful trials, Launcher expects to integrate the newly-optimized E-2 engine into its upcoming ‘Launcher Light’ rocket, which is due to enter service by 2026. Through its collaboration with VELO3D and Ansys, the firm also concluded that it was able to produce a more complex pump at lower costs and lead times than before, demonstrating 3D printing’s utility within rocket building applications.

然而,关于发射器的E-2涡轮机,杂货补充说,它是发展到飞行设计设计,但最终测试部件实际上是加工的。结果,该公司现在旨在进一步促进涡轮机,其与inconel外壳拟合,该外壳应该提供类似于在其早期评估期间识别的流程路径。

“这种涡轮机传统上加工,并在其目前的状态下,它不是飞行重量,”结束了。“在我们成功的测试之后开发涡轮机的下一步,正在开发Velo3D Inconel外壳,以集成我们测试的流动路径(在Stennis Space Center)。”

发射器的3D印刷涡轮泵组件。
发射器的3D印刷涡轮泵组件。照片通过发射器。

发射器的AM优化的发动机

由于它成立于2017年,发射器已不断使用3D打印来提升其火箭发动机的性能,并且该公司的新涡轮泵实际上设定为在完全内部安装添加剂制造的燃烧室,它本身是用一个M 4K AM 3D打印机由...提供EOS.子公司AMCM

E-2发动机的3D印刷组件的开发追溯来150万美元的空间力量合同,该发射器于2019年11月颁发。该公司据报道,该公司据报道,据报道,据据据据据一体化,则占地860毫米且带有410毫米的出口喷嘴。

同样,在2019年期间,SLM解决方案承包开发一个3D印刷火箭发动机为英国航天公司服务orbex.,这是世界上最大的倾向。构建于电源ORBEX的主要发动车辆,该部件被印刷为单件,以消除任何关节的使用,并加强其整体完整性。

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特色图片显示Launcher的3D印刷Turbo泵组件。照片通过发射器。

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