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Aerojet Rocketdyne优化3D打印四分推进器,用于低成本空间探索

美国推进系统制造商空气射流Rocketdyne已经优化了其反应控制系统(RCS)Quad推进器的关键组成部分,并Ntopology’s工程软件。

Aerojet Rocketdyne的新空间发动机部分现在轻67%,同时还将推进器的整体生产成本降低了66%,以使更快,更可持续的月球勘探速度更快,更可持续。

“如果我们利用过去十年在工程软件和制造硬件方面所创造的优势,我们可以以传统成本的分数建立关键子系统,同时改善遗产设计的性能,” Aerojet Rocketdyne的Mission Architect James Horton说。。

RCS Quad推进器模块旧与现代时代的设计。图像通过Ntopology。
RCS Quad推进器模块旧与现代时代的设计。图像通过Ntopology。

空气射流Rocketdyneand 3D printing

Aerojet Rocketdyne一直在努力将3D打印纳入其火箭发动机,导弹和战术防御系统的生产过程中已有二十多年了。在2017年,该公司更新了对使用的承诺Sigma Labs的Printrite3D软件,还整合了3D打印的预燃烧器进入其AR1火箭发动机,后来被成功进行了热火测试。

最近,Aerojet Rocketdyne融合了3D打印,CNC加工和MIM功能3D材料技术进入其投资组合。该公司一直在使用其功能为RS-25发动机制作关键零件,还收到了17.9亿美元的合同,以创建18个系统美国宇航局的“ SLS项目”

去年,该公司宣布了其RL10火箭引擎的升级版本通过了NASA的热火测试程序,后来完成了major expansion of its LA facility为了支持SLS项目。

An Aerojet Rocketdyne engineer preparing the RL10C-X rocket engine.
准备公司RL10C-X火箭发动机的Aerojet Rocketdyne工程师。

优化火箭发动机组件

作为与NASA合作的一部分,Aerojet Rocketdyne通过开发针对Orion航天器和空间发射系统的推进系统,重新设计了Apollo时代太空计划的旧系统。NASA的Artemis计划

该公司一直在努力优化RCS系统的关键组件的重量和成本,该系统控制着航天器和月球兰特在飞行时的高度和方向。该系统由在航天器和月球着陆器周围放置的四个服务模块组成,它们每个都有四个推进器。

四方推进器设置允许每个推进器设置独立发射,以便更好地控制航天器的速度,俯仰和滚动。作为其阿波罗计划的一部分,美国宇航局委托制造600多个推进器,以支持12个人类空间飞行,测试和资格。降低推进器的成本可以大大降低Artemis计划的总成本,因此AeroJet Rocketdyne希望通过增材制造和Ntopology的工程软件优化组件。

霍顿和他的团队确定了推进器的旧版设计中的一些改进机会,并试图减少组件数量,以简化构建的复杂性。然后,团队使用了壳和填充技术,以通过Ntopology的隐式建模引擎确保零件轻巧。

该软件还允许该团队改善零件的疲劳强度并减轻压力浓度。此外,该团队利用Ntopology的现场驱动设计来控制推进器的关键设计参数,例如晶格Bream厚度,以进一步减少零件的重量。

RCS推进器被印在velo3dSapphire metal 3D printer in Titanium 6Al-4V, a typical material used for manufacturing bipropellant thrusters, and that has half the density of Inconel 718. The successful 3D printing of the part is the next step in Aerojet Rocketdyne’s efforts to develop an RCS module that is one fifth the mass and one half the size of conventionally manufactured alternatives, while also being one third of the cost to produce.

霍顿补充说:“我不知道是否有可能进行这种类型的集成。”“我们已经证明,这是通过减少零件计数和触摸劳动力来实现可负担性的可行途径。我期待着将该产品带入太空。”

优化的喷油器块的横截面。图像通过Ntopology。
优化的喷油器块的横截面。图像通过Ntopology。

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Featured image shows反应控制系统四核推进器。图像通过Ntopology。