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Aerojet Rocketdyne的新款3D印刷火箭发动机通过美国宇航局热火试验

美国推进系统制造商Aerojet Rocketdyne宣布其RL10火箭发动机的升级版本成功通过国家航空和航天局热火测试程序。

在试验期间,该公司的新型RL10C-X上段发动机采用了添加剂制造的喷油器和燃烧室,在空间模拟中证明了点火和长期耐久性。与联合发射联盟(ULA), RL10C-X已建成推进下一代火神半人马座运载火箭,作为未来探索太空任务的一部分。

Aerojet Rocketdyne首席执行官Eileen P. Drake表示:“成功完成该系列测试验证了我们将3D打印技术融入RL10项目的方法,以降低成本,同时保持发动机无与伦比的性能。”“近60年来,RL10一直是业内的主力,而RL10C-X将有助于确保发动机保持这一领先地位。”

一个机动rocketdyne工程师准备rl10c-x火箭发动机。
一名Aerojet Rocketdyne的工程师正在准备公司的RL10C-X火箭发动机进行测试。照片来自Aerojet Rocketdyne。

Aerojet Rocketdyne和3D打印

除了火箭发动机,Aerojet Rocketdyne还被称为导弹防御和战术系统的制造商,这些系统为美国客户和海外机构的需求服务。该公司20多年来一直致力于将3D打印技术集成到其生产过程中,从而生产出可用于太空飞行的零件,在降低产品成本的同时提高设计的复杂性。

在2017年3月回来,Aerojet Rocketdyne更新了其承诺使用Sigma实验室的PrintRite3D软件,从而加快了其认证工作流程。该公司还整合了3 d打印预燃除了在2017年晚些时候完成其批判性设计评论(CDR)之外,还要调入其AR1火箭发动机和热火测试。

最近,Aerojet Rocketdyne获得3D材料技术(3DMT),将公司的3D打印、CNC加工和MIM功能纳入其产品组合。利用其添加剂制造专业知识,该公司现在也为RS-25发动机制造关键部件,最近它收到了一份17.9亿美元的合同,为RS-25发动机制造18个系统美国宇航局的“SLS项目”

Mission-testing RL10C-X的

1959年首次测试,Aerojet Rocketdyne长期使用的RL 10发动机多年来已经发射了数百颗卫星、探测航天器和着陆飞行器。在此期间,该系统经历了九次重大升级,鉴于其深度节流能力降至额定推力的10%,该发动机继续作为NASA大型月球着陆器任务的动力装置。

为了确保推进系统的持续疗效,Aerojet Rocketdyne一直与ULA和美国空军开发增强型RL10C-X型号至少四年。最初,该公司采用3D打印和2017年测试的分量表组件,在成功将镍添加剂制造的再生冷却喷嘴成功地将镍添加剂的再生冷却喷嘴集成到火箭的推力室组件中。

一旦Aerojet Rocketdyne建立了一种生产准备发动机配置,它于2019年4月在没有事件的情况下进行了全面的海平面测试,它已开始共32次。在该公司的最新评估中,RL10C-X受到两个热火高度试验,其在真空中进行以模拟空间条件。

3D打印优化引擎被证明能够点火并提供24000磅推力,同时经受多次重启和长时间运行。RL10C-X现在已经完成了5000秒以上的全引擎热试车时间,它将被用来为ULA的火神半人马座火箭提供动力,该火箭于2021年4月被添加到NASA的空间运载火箭目录中。

Aerojet Rocketdyne航天事业部高级副总裁Jim Maser表示:“我们在这个项目上取得的杰出进展证明了整个RL10C-X发动机系统在操作使用方面的成熟度。”“它不仅展示了RL10设计的能力和稳健性,也展示了这个团队在氢发动机开发和发展方面的巨大深度经验。”

在美国宇航局马歇尔航天飞行中心,Aerojet Rocketdyne公司的3D打印班塔姆火箭发动机的点火测试。照片来自Aerojet Rocketdyne。
Aerojet Rocketdyne的3D印刷Bantam火箭发动机的射击试验在美国宇航局马歇尔太空飞行中心。照片来自Aerojet Rocketdyne。

3D打印的太空竞赛

为了为其未来的空间任务供电,美国宇航局越来越多地转向那些使用3D打印来开发具有增强的飞行能力的火箭发动机的私人航空公司。例如,今年早些时候,3D印刷火箭制造商相对空间授予美国宇航局价值300万美元的合同将小卫星送入轨道。

NASA本身也对添加剂制造的发动机部件进行了研究,完成23次热试车铜燃烧室和铁镍高温合金喷嘴于2020年12月安装。在评估过程中,优化后的DED印刷部件被证明能够承受比传统部件更高的极热。

在其他地方,处理约翰霍普金斯大学,美国宇航局的科学家们正在采取一种完全不同的方法,并用太阳能推进火箭设计研究人员目前正在探索使用金属3D打印作为优化装置隔热板的一种手段的可能性。

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特色图片显示Aerojet Rocketdyne工程师,准备公司的RL10C-X火箭发动机进行测试。照片来自Aerojet Rocketdyne。