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NASA成功测试激光3D打印火箭发动机【亚博APp买球首选】
时间:2021-04-04 00:07 点击次数:
本文摘要:最近,NASA成功测试了使用多个3D打印机简单部件的火箭引擎。该测试使用低温液量素和液氧燃料生产了2万磅发动机。 这也意味着向构建所有3D打印机的高性能火箭引擎迈进了一步。增材生产(或3D打印机)技术是提高航天器设计和生产能力的核心技术,将在今后的宇宙探索中发挥更大的作用。 今后的计划还包括对使用液氧和甲烷推进剂的发动机进行测试。这是用作火星着陆器的最重要的推进剂。因为火星上有可能没有甲烷和氧气。

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最近,NASA成功测试了使用多个3D打印机简单部件的火箭引擎。该测试使用低温液量素和液氧燃料生产了2万磅发动机。

这也意味着向构建所有3D打印机的高性能火箭引擎迈进了一步。增材生产(或3D打印机)技术是提高航天器设计和生产能力的核心技术,将在今后的宇宙探索中发挥更大的作用。

今后的计划还包括对使用液氧和甲烷推进剂的发动机进行测试。这是用作火星着陆器的最重要的推进剂。因为火星上有可能没有甲烷和氧气。

美国宇航局马歇尔宇宙飞行中心项目经理伊丽莎白罗伯逊表示:“我们利用3D打印机技术生产并测试了约75%的火箭发动机零部件。”通过测试的3D打印机涡轮泵、喷油器和阀门放在一起进行测试,得出的结论是,3D打印机几乎可以用作多用途引擎。可以用作着陆器、空间前进系统或高级火箭引擎。

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在过去的三年里,马歇尔团队开发并单独测试了包括涡轮泵、喷油器在内的三维打印机部件。这是第一次把这些零件放在一起,用实际引擎开始测试。只是没有像普通引擎一样把PCB放在一起而已。用工程术语来说,就是所谓的实验机。

测试负责人解释说,最重要的是,这些部件的工作方式与普通发动机相同,因此要承受火箭发动机内的极端温度和压力。涡轮泵的扭矩可以达到每分钟约90,000转(rpm),最终可以在推进室生产多达20,000磅的发动机。

像这样的引擎可以得到火箭或火星探测器所需的引擎。NASA共进行了7项测试,最长持续了10秒。

在测试过程中,3D打印机的验证机经受住了飞行中火箭发动机生产发动机时的所有极端环境,其中燃料燃烧时温度达到华氏6000度(摄氏3315度),主要获得液氢燃料的涡轮泵能承受超过华氏400度(零下240度)。该测试用于飞船前进系统中罕见的低温液氢和液氧推进剂。

虽然甲烷和氧气被证明更适合作为观测火星的推进剂,但要使用低温液素和液氧推进剂,必须产生最极端的温度,并将零部件暴露在低温水素中(这可能会使其变得脆)。因此,需要测试3D零件的无限性能。该小组还计划使用甲烷并测试其他主要部件,如加热燃烧室、燃烧室和涡轮泵。

NASA进行这些测试的主要目的是减少用于增加材料生产技术的成本和风险,因为这是一种新技术。罗伯逊表示,他将与美国公司及合作伙伴分享通过该项目获得的经验。

这些零件都是使用选择性激光熔化工艺生产的,其中3D打印机的涡轮泵零件数量比使用传统焊接和组装工艺生产的泵增加了45%,注入器比传统方法增加了200多个零件,性能也无法用其他方法构建。对于阀门等简单部件,生产周期通常必须在一年以上,使用3D打印机技术可以延长到几个月。马歇尔的前进设计师回应说,这一新的生产工艺不断扩大设计空间,以设计现有机械加工或铸造方法无法制造的几何图形。

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例如,该发动机的阀门设计在单个零件上使用了更有效的结构,构建了性能优化。


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