自從SpaceX首次亮相以來(lái)，私人太空發(fā)射業(yè)已大大擴(kuò)展座舍，但是某些市場(chǎng)(例如印度)現(xiàn)在才獲得監(jiān)管支持港令，現(xiàn)在，這些障礙正在逐漸消除秕磷，印度私人發(fā)射初創(chuàng)公司Skyroot正在飛躍成為該國(guó)第一家私人航天運(yùn)載火箭制造商诵闭，并通過(guò)一項(xiàng)新的成功的上級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒測(cè)試取得了重大技術(shù)進(jìn)步。

近日跳夭，Skyroot 成功地測(cè)試了裝有帶100％3D打印噴油器的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)涂圆，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是配置在其Vikram I運(yùn)載火箭上的。

3D打印助力開(kāi)啟民營(yíng)航空

據(jù)悉湃儒，Skyroot成立于兩年前还纤，其團(tuán)隊(duì)由之前曾在印度空間研究組織(ISRO)工作過(guò)的火箭工程師組成尸惭，到目前為止，這家初創(chuàng)公司已經(jīng)籌集了430萬(wàn)美元埠邻，其中包括來(lái)自太空和國(guó)防承包商Solar Industries的融資男磅，目前正在重新進(jìn)行融資流程，計(jì)劃在2021年之前再獲得1500萬(wàn)美元的投資苞惰。

3D打印搭建競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

在技術(shù)方面蜂澄，Skyroot目前專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)其首款Vikram I運(yùn)載火箭，3D打印也是Skyroot整體火箭制造技術(shù)的關(guān)鍵部分咕诊，Skyroot公司稱(chēng)通過(guò)3D打印技術(shù)可將發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量降低50%墨攻，并減少其構(gòu)造所需的零部件，且將其生產(chǎn)的交貨時(shí)間縮短了80%焚卖。

Skyroot下一步將對(duì)正在研發(fā)的火箭的兩個(gè)完整階段進(jìn)行試射汹魁，該公司還同時(shí)在開(kāi)發(fā)下一代運(yùn)載火箭Vikram-2和Vikram-3，這些運(yùn)載火箭將在2022年至2023年之間的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)問(wèn)世晰绎，并與現(xiàn)有的更大的拼車(chē)式火箭具有成本競(jìng)爭(zhēng)力寓落。

Skyroot全系列發(fā)動(dòng)機(jī)

這款名為“拉曼”的發(fā)動(dòng)機(jī)可以將多顆衛(wèi)星送入軌道。拉曼發(fā)動(dòng)機(jī)由UDMH和NTO液體燃料提供動(dòng)力荞下，由4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)組成的發(fā)動(dòng)機(jī)組合產(chǎn)生3.4kN的推力伶选，拉曼發(fā)動(dòng)機(jī)是四級(jí)火箭Vikram I的最后一級(jí)。VikramI將由3級(jí)固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力尖昏，而目前已測(cè)試的最后一級(jí)是液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)仰税。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，這是印度首款100％3D打印的雙推進(jìn)劑液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器会宪。與傳統(tǒng)制造相比肖卧，該引擎能夠多次重啟，使他們能夠在一次任務(wù)中將各種衛(wèi)星插入多個(gè)軌道掸鹅。

關(guān)于通過(guò)3D打印技術(shù)制造3D打印注射器塞帐，除金屬外，Skyroot還在3D打印過(guò)程中使用特殊材料巍沙，Skyroot期待將3D打印應(yīng)用到Vikram-2火箭中葵姥。

Skyroot已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于運(yùn)載火箭制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制功能的內(nèi)部軟件句携，并且正在進(jìn)行機(jī)載航空電子模塊的測(cè)試献舍，Skyroot的目標(biāo)是它的首枚運(yùn)載火箭于2021年12月發(fā)射，并將多顆衛(wèi)星插入太空宴亦。

3D科學(xué)谷Review

油氣混合,3D打印來(lái)解決

在液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器部件方面苟及，早在2018年，德國(guó)航天中心DLR與3D Systems客戶(hù)創(chuàng)新中心CIC合作，設(shè)計(jì)了一個(gè)3D打印噴射器夷钥，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)新性能锚蛀。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射器是燃料和氧化劑進(jìn)入燃燒室的部分。成功的液體火箭燃料噴射器以特定方式推動(dòng)部件婿残，確保其霧化和適當(dāng)混合核宿，產(chǎn)生移動(dòng)火箭所需的燃燒。

通過(guò)使用金屬3D打印襟腹，航空航天中心能夠徹底改變同軸噴射器的設(shè)計(jì)方法顾篡，無(wú)需多個(gè)組件，顯著降低生產(chǎn)時(shí)間和成本摊哟。零件數(shù)量從30減少到1有助于最終減重10%在竹，并消除了緊固處已知的故障點(diǎn)，有利于減少相關(guān)的質(zhì)量管控措施限寞，提升了系統(tǒng)性能忍啸。

噴油器內(nèi)部

德國(guó)航天中心火箭噴油器的最終部件通過(guò)3D Systems的金屬打印機(jī)ProX DMP 320進(jìn)行打印仰坦，使用的材料是LaserForm? Ni718 (A),一種抗氧化和耐腐蝕的鉻鎳鐵合金履植。這種材料具有良好的抗拉強(qiáng)度、耐疲勞性悄晃、抗蠕變性和持久強(qiáng)度玫霎，即使溫度達(dá)到700?c，是高溫應(yīng)用的理想選擇妈橄。

金屬3D打印幫助航空航天中心采用同軸噴射技術(shù)和雙旋流噴射器元件庶近，優(yōu)化噴射頭的氧化劑和燃料混合。采用了兩種不同的冷卻方案眷蚓，每一種都采用最小特征尺寸為0.2毫米鼻种、最大長(zhǎng)度/直徑比為45的細(xì)通道。該設(shè)計(jì)還集成了噴射頭的鋪膜特性沙热，使工程師能夠直接調(diào)整噴油器處的膜質(zhì)量流量叉钥。

航天中心通過(guò)直接將冷卻劑分配系統(tǒng)與噴射器集成，使性能有所提升篙贸，工程師能夠?qū)嵤┎ⅹ?dú)立控制壁面發(fā)汗和氣膜冷卻技術(shù)码累。當(dāng)在噴射器內(nèi)使用時(shí)，在燃燒室內(nèi)熱的一側(cè)形成冷卻劑膜踏蚓，以保護(hù)壁面結(jié)構(gòu)不受高熱通量的影響激撮。這種系統(tǒng)被認(rèn)為比傳統(tǒng)的再生冷卻更容易制造和經(jīng)濟(jì)。

與陶瓷纖維基復(fù)合材料(CMCS)等復(fù)雜的陶瓷材料結(jié)合一起惫投，航天中心和3D Systems開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)和制造方法有可能支持為了噴射頭開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)被多次重復(fù)使用泉惋，并將技術(shù)轉(zhuǎn)移到其他應(yīng)用中。

正如ACAM中國(guó)王曉燕在《3D打印助力動(dòng)力裝備發(fā)展報(bào)告》提到的蹬谁，為了簡(jiǎn)化理解3D打印在動(dòng)力零件的應(yīng)用邏輯扔缭，可以把動(dòng)力裝備的發(fā)展要求概括為亮點(diǎn)：爆發(fā)力強(qiáng)镰掐、安全性高。而3D打印釋放了設(shè)計(jì)與制造的自由度琐幔，通過(guò)優(yōu)化燃料與空氣的混合比炸诚，提升動(dòng)力裝備的動(dòng)能；另一方面为稽，通過(guò)3D打印冷卻通道或者是銅金屬碗屏，提升了動(dòng)力裝備的快速散熱性能，獲得更高的安全性疑苔。

本文中所提到的噴油器甫匹，正是利用了3D打印成就復(fù)雜設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，成就更強(qiáng)健的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)惦费。

原文鏈接

（3DSCIENCEVALLEY）

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