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标题: NASA完成3D打印火箭发动机测试推力达2万磅 [打印本页]

作者: 3D新闻 时间: 2015-12-20 11:09
标题: NASA完成3D打印火箭发动机测试推力达2万磅
近日，美国宇航局（NASA）成功完成了对一台全3D打印火箭发动机的测试。在这次成功的试验中，发动机使用液态氢气和氧气作燃料产生了2万磅的推力。
看起来，3D打印在未来太空探索中将要发挥的作用正日益明确。NASA此前曾经就该技术的优势进行了广泛的讨论，尤其是在它可以在一项漫长的星空探索任务中作为节省成本的工具。但是前提条件是，它能够制造出符合要求的航天器零部件。这也是一段时间以来NASA对于3D打印零部件及产品进行各种测试的真正目的。早先NASA就在同一个测试中心——阿拉巴马州Huntsville的马歇尔太空飞行中心——测试了3D打印火箭推进器的涡轮泵。
延伸阅读：《NASA 3D打印的火箭发动机涡轮泵测试成功》
《NASA在对3D打印部件和传统部件做对比测试》

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不过最近的这次测试显得格外的与众不同，因为它涉及到的3D打印部件的数量特别的多。“我们制造并测试了一台3D打印火箭发动机上75%左右的部件。”该项目的增材制造验证发动机经理Elizabeth Robertson在NASA的网站上表示。“通过将（3D打印的）涡轮泵、喷油器和阀门放在一起测试，我们已经证明，3D打印一台可用于多用途的发动机是完全有可能的，它可以用于登陆器、太空推进或者火箭发射阶段的发动机。
据天工社了解，这台发动机是NASA一项更大的3D打印部件项目的一部分，该项目已经进行了将近三年时间。尽管其中的大部分3D打印零部件或非3D打印部件已经分别进行了测试，但是本次测试则是首次将大量的3D打印部件放在一起——作为一台典型的发动机——进行操作。“从专业的工程术语上说，这就是所谓的面包板（天工社注：一种电子电路的开发测试工具）发动机。”该项目的测试领导人Nick Case说。“最重要的是，这些部件工作在与常规发动机内部环境相似极端温度和压力下。比如涡轮泵的转速可以达到90,000rpm，使得推力室能够产生超过20000磅的推力，像这样的发动机足以提供一台火箭或者火星探测器发射阶段所需要的推力。”

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正如您可以从上面和下面的视频中看到的那样。在视频中，NASA总共进行了7项测试——最长的一项持续了10秒。在所有的测试中，这台3D打印的发动机均暴露于同样的极端条件下，其中燃料的燃烧温度超过3315摄氏度以上。先前测试的3D打印涡轮泵主要用于输送燃料（液态氢），其温度甚至可以低于-240摄氏度。而在这次测试中，液氢和液氧都被用到了，这两者都是在飞船推进系统中常见的推进剂。尽管在真正登陆火星的计划中可能用不到它们，但是它们可以造成类似的极端温度，和对发动机的侵蚀效果（它们能生成甲烷和氧——可能与火星上的大气成份类似）。

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尤其是，零部件在经历极端的冷热环境是往往会脆化，所以3D打印部件必需要足够耐用。另外使用甲烷和一些3D打印部件，如冷却的燃烧室和喷管的设施，已经在计划之中。“NASA进行这些测试的主要目的就是要降低使用增材制造技术的成本和风险，毕竟这是一种相对较新技术。”Robertson，“那些从未与NASA合作过的厂商将学会如何制造可以用于火箭发动机的足够强大的部件。我们通过这个项目获得的知识和经验将可以与美国公司和我们的合作伙伴分享。”幸运的是，在这所有的7个测试中，所有部件的表现均符合预期。

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当然，所有这些部件都是用最先进的3D打印设备制造的，使用的主要是选择性激光熔化技术。确凿的证据已经证明，这些3D打印设备不仅是一座具有成本效益的工具，而且还能使零部件制造更加高效。比如该发动机的3D打印涡轮泵，与传统的制造方法相比，它的零部件数量减少了45%，而且其性能也是使用别的方法不能比拟的。另外它的生产周期也大幅缩短了，比如阀门，以前的生产需要一年时间，而现在只需短短几个月的时间。

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“这种新的制造工艺确实为设计打开了一个全新的空间，使得设计师们可以大胆地设计使用传统的机械加工或铸造方法根本不可能实现的几何形状。”马歇尔太空飞行中心的推进设计师David Eddleman说。“关于这台发动机的阀门设计，我们在单个零件商使用了更高效的结构，从而导致了性能的优化。”不过，据天工社了解，工程师们认为在这个面包板的发动机身上还有大量的工作需要完成，比如他们想进一步地缩小它的尺寸，并在其正式使用之前进一步提升其销量。关于更多相关的信息，请点击此处。

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来源：天工社

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