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    全球最(zuì)大(dà)3D打印火箭发动机燃(rán)烧(shāo)室(shì)是(shì)怎样造出来的?

    2019/12/10AI网947

    火箭发射可(kě)以说蕴含着世界上最尖端的科技(jì),尤其在结构设计上,火箭(jiàn)每减重1kg,就(jiù)可以节(jiē)约两万(wàn)美元的发射成本。

    从前苏联发射第一颗(kē)火箭以来,火(huǒ)箭(jiàn)的制造技(jì)术一直在(zài)改进,然而经过几十年(nián)的设(shè)计优(yōu)化后,传(chuán)统的(de)加工制(zhì)造(zào)技(jì)术遇到不少(shǎo)瓶(píng)颈,这时,3D打印技术的出现带来了新的转机。

    全球最大3D打印(yìn)火箭发动机燃烧室是怎样造出(chū)来的?portant;" />

    2019年11月18日,南极(jí)熊获悉,美国私人航空航天公司Launcher计划(huá)对其最新研制的E-2火箭发动机进行首次全面(miàn)测试,与(yǔ)常规火箭相(xiàng)比,该火(huǒ)箭(jiàn)最大(dà)的创新(xīn)在于其发动机配备(bèi)了3D打印的燃烧室, 测试日(rì)期定为2020年(nián)中旬(xún)。

    全(quán)球最大3D打印(yìn)火箭发动机(jī)燃烧室是怎样造出来的?portant;" />

    下面南极(jí)熊就带你来看看,他们(men)之前已经成(chéng)功测试(shì)过的3D打印E-1火箭发动机燃烧室是(shì)怎样制造(zào)出来的。
    首先(xiān),在电脑(nǎo)中(zhōng)设计(jì)出燃烧室(shì)的三维结构(3D数据),值得注意的是这样的结构(gòu)是专为(wéi)3D打印(yìn)制造工艺而(ér)设计的(de),经过结构优化设计之后(hòu),不但性能更强而且重(chóng)量更轻。

    然(rán)后,将数据进行切片处理(将设计好(hǎo)的3D模型数据转化为3D打(dǎ)印机可(kě)以识别的工作指令),导入(rù)到金属(shǔ)3D打印机中。

    所需要用到的铜合金粉末材料等一切准备就绪之后,便(biàn)开始进入令(lìng)人兴奋的3D打印环节,使用激光一(yī)层一层的融(róng)化粉(fěn)末,每(měi)融化一(yī)层金属粉末(mò)之(zhī)后,就铺(pù)上(shàng)一层新的粉,然后继续熔(róng)融(róng)堆积,直至(zhì)打印完(wán)成。

    打印完成之后,清除燃烧室(shì)周边的多余金属粉末材料。

    3D打印的燃烧室基本(běn)结构(gòu)就(jiù)已经完成(chéng)了

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    然后(hòu)进行初步的测量:

    此时的(de)3D打印燃烧室机构内(nèi)部还存在很多的内(nèi)应力,需要进行高温退火处理。

    退(tuì)火之后,燃烧室的性能得到进一步的提升,此时需要去除在激光熔融打印时在(zài)表面形成的支撑结构(gòu)。

    表面喷(pēn)砂工(gōng)艺,使燃烧室具有更加光滑的表(biǎo)面。

    下面将燃(rán)烧室(shì)放入(rù)CNC加工中心(减材制造工艺),进行钻孔

    用三坐标测量仪来检测燃烧室的尺寸精度(dù),确保最终的工件的尺寸符合使用要求(qiú)。

    三维扫描(miáo)仪来扫描最(zuì)终的燃(rán)烧室,逆向获取其(qí)3D数据。

    所有的后处理工作、测量工作完(wán)成之后,即将进入令(lìng)人更加(jiā)兴奋地(dì)测试环节,将燃烧室固定在测(cè)试架上面。

    这款3D打印技术制造的(de)铜合金(jīn)E-1火(huǒ)箭发动机(jī)燃烧室经过测(cè)试,推力达到(dào)2.77KN,最大(dà)压(yā)力(lì):430PSI,最大(dà)室温(wēn)度:3600KELVIN。

    而(ér)2020年要测试的是(shì)最新(xīn)升级版(bǎn)的E-2发动机,Launcher Engine-2将是(shì)小型卫星发射器级别中性能最高(gāo)的引擎-具有(yǒu)最(zuì)大推力,最低推进(jìn)剂消耗量和(hé)最低每(měi)磅推(tuī)力成本。

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    △Launcher的 E-2发动机

    全球最大3D打印火箭发动机燃烧室是怎(zěn)样造出来的?portant;" />

    △Launcher的 E-2发动机的(de)详细细节

    每个发(fā)动机产(chǎn)生10吨推力(22,000磅力),四个Engine-2液体火箭发动(dòng)机将为Rocket-1的第(dì)一阶段提供动力。第五(wǔ)台(tái)经过真空优(yōu)化的Engine-2发动机将为第二阶(jiē)段提供动(dòng)力。

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    Engine-2或E-2也可以出售(shòu)给商业和政府客户,以(yǐ)与(yǔ)他们自(zì)己的运(yùn)载(zǎi)火箭集成。

    据(jù)南极熊了解,3D打(dǎ)印的E-2发动机燃烧室由EOS集团旗下的AMCM制造,这个零件据称是(shì)世(shì)界上最(zuì)大的3D打印(yìn)液体火箭发动机燃烧(shāo)室单体部件。

    Launcher公司于2017年在纽约布鲁(lǔ)克林成立,是一家航(háng)空航天初创公司,他们(men)开(kāi)发的Rocket-1运载火(huǒ)箭高20米(65英尺(chǐ))长,可以(yǐ)将重达773千克(kè)(1,704磅)的卫星(xīng)传(chuán)送到(dào)低地球轨道。

    最初,该(gāi)公司与EOS合作,于2018年(nián)用铜合金3D打印其E1概念验证发动机的(de)底座,E-1发动机是Launcher的第一代(dài)液氧冷却燃烧室。后来,Launcher于2019年开发了液氧和煤油E-2发(fā)动(dòng)机(jī),并选择与(yǔ)AMCM合作为发动(dòng)机生产3D打印燃烧室。E-2发动机采用高性(xìng)能铜合金3D打印,高度为860毫米(mǐ)(34英寸(cùn)),出口喷嘴直径为410毫米(16英(yīng)寸),进(jìn)入轨道所需的推进(jìn)剂(jì)更(gèng)少,从(cóng)而使(shǐ)发射(shè)器每枚火(huǒ)箭(jiàn)可(kě)以运载更(gèng)多的卫星货物,其价格比竞争对手更低。

    Launcher在2019年(nián)11月5日(空军太空日)获得美国空(kōng)军(jun1)太(tài)空与导(dǎo)弹系(xì)统(tǒng)中心(SMC)的150万美元奖励。

    AMCM将在2019年Formnext 11.1号展馆C49展位上展示全尺寸Launcher E-2燃烧室模(mó)型(xíng)。

    关键词: 人工智能




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