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Aerojet Rocketdyne的新型3D打印火箭发动机通过了美国宇航局的热火测试

美国推进系统制造商洛克达因公司已宣布其RL10火箭发动机的升级版本已成功通过国家航空和航天局高温试验程序。

在试验期间,该公司的新型RL10C-X上段发动机采用了添加剂制造的喷油器和燃烧室,在空间模拟中证明了点火和长期耐久性。与联合发射联盟(ULA),RL10C-X的建造是为了推进下一代火神半人马座运载火箭,作为即将进行的探索性太空任务的一部分。

Aerojet Rocketdyne首席执行官艾琳·德雷克(Eileen P.Drake)表示:“成功完成本系列测试验证了我们将3D打印技术融入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军,RL10C-X将有助于确保发动机保持这一领先地位。”

航空喷气火箭发动机工程师正在准备RL10C-X火箭发动机。
一名喷气式火箭发动机工程师正在准备公司的RL10C-X火箭发动机进行测试。照片通过Aerojet Rocketdyne拍摄。

Aerojet Rocketdyne和3D打印

除了火箭发动机,Aerojet Rocketdyne还被称为导弹防御和战术系统的制造商,这些系统为美国客户和海外机构的需求服务。该公司20多年来一直致力于将3D打印技术集成到其生产过程中,从而生产出可用于太空飞行的零件,在降低产品成本的同时提高设计的复杂性。

早在2017年3月,Aerojet Rocketdyne就再次承诺使用Sigma实验室的PrintRite3D软件,从而加快了其认证工作流程。该公司还整合了3D打印预燃器除了在2017年晚些时候完成关键设计审查(CDR)外,还对其AR1火箭发动机进行了热火测试。

最近,Aerojet火箭发动机获得3D材料技术(3DMT),将公司的3D打印、CNC加工和MIM功能纳入其产品组合。利用其添加剂制造专业知识,该公司现在也为RS-25发动机制造关键部件,最近它收到了一份17.9亿美元的合同,为RS-25发动机制造18个系统雷电竞充值美国宇航局的“SLS项目”

RL10C-X的任务测试

1959年首次测试,Aerojet Rocketdyne长期使用的RL 10发动机多年来已经发射了数百颗卫星、探测航天器和着陆飞行器。在此期间,该系统经历了九次重大升级,鉴于其深度节流能力降至额定推力的10%,该发动机继续作为NASA大型月球着陆器任务的动力装置。

为了确保推进系统的持续有效性,Aerojet Rocketdyne一直在与ULA和美国空军开发增强型RL10C-X型号至少四年。最初,该公司采用3D打印和2017年测试的分量表组件,然后成功地将镍添加剂制造的再生冷却喷嘴集成到火箭推力室组件中。

一旦Aerojet Rocketdyne建立了生产准备就绪的发动机配置,它在2019年4月进行了全面的海平面测试,没有发生任何事故,自那以后,它总共启动了32次。在该公司的最新评估中,RL10C-X进行了两次热火高度试验,试验在真空中进行,以模拟空间条件。

3D打印优化引擎被证明能够点火并提供24000磅推力,同时经受多次重启和长时间运行。RL10C-X现在已经完成了5000秒以上的全引擎热试车时间,它将被用来为ULA的火神半人马座火箭提供动力,该火箭于2021年4月被添加到NASA的空间运载火箭目录中。

Aerojet Rocketdyne航天事业部高级副总裁吉姆·马斯(Jim Maser)说:“我们在这一项目上取得的显著进展表明,整个RL10C-X发动机系统在运行方面已经成熟。”。“它不仅展示了RL10设计的能力和稳健性,还展示了该团队在氢发动机开发和进化方面的丰富经验。”

在美国宇航局马歇尔航天飞行中心对Aerojet Rocketdyne的3D打印Bantam火箭发动机进行点火试验。照片通过Aerojet Rocketdyne拍摄。
在美国宇航局马歇尔航天飞行中心对Aerojet Rocketdyne的3D打印Bantam火箭发动机进行点火试验。照片通过Aerojet Rocketdyne拍摄。

3D打印的太空竞赛

为了支持其未来的太空任务,美国宇航局正越来越多地转向那些使用3D打印技术的私营航空航天公司,以开发具有增强飞行能力的火箭发动机。例如,今年早些时候,3D打印火箭制造商相对论空间授予美国宇航局价值300万美元的合同把小卫星送入轨道。

NASA本身也对添加剂制造的发动机部件进行了研究,完成23次热试车铜燃烧室和铁镍高温合金喷嘴于2020年12月安装。在评估过程中,优化后的DED印刷部件被证明能够承受比传统部件更高的极热。

在其他地方,与约翰霍普金斯大学,美国宇航局的科学家们正在采取一种完全不同的方法,并用太阳能推进火箭设计研究人员目前正在探索使用金属3D打印作为优化装置隔热板的一种手段的可能性。

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特写图片显示了一名航空喷气火箭发动机工程师正在准备公司的RL10C-X火箭发动机进行测试。照片通过Aerojet Rocketdyne拍摄。