重磅！全球首例3D打印柵極離子推進器源點火成功

2017年12月4日晚，由華曙高科與北京理工大學(xué)宇航學(xué)院噴氣推進實驗室合作研發(fā)的3D打印柵極離子推進器（Ion Thruster）源點火測試成功！此次測試推力源器宏觀參數(shù)穩(wěn)定，束流分布均勻，驗證了3D打印離子推力器核心部件的可行性，首次實現(xiàn)了3D打印柵極應(yīng)用于離子推進器源并成功點火和穩(wěn)定工作，堪稱國內(nèi)3D打印交叉電推進領(lǐng)域的重大里程碑事件，也標志著中國3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用邁上了一個新高度。

▲ 3D打印鈦合金離子推進器柵極（單層）

離子推進系統(tǒng)在空間飛行時，一般都采用連續(xù)推進方式，一次工作幾百上千小時。為了縮短到探測目標的飛行時間和節(jié)省推進劑，大多采用離子推進系統(tǒng)推進與其它行星引力輔助作用相結(jié)合的軌道轉(zhuǎn)移方式。大功率電推進可應(yīng)用于通信衛(wèi)星、深空探測任務(wù)、在軌服務(wù)飛行器等，小功率電推進可用于商業(yè)小衛(wèi)星變軌、衛(wèi)星星座編隊飛行等，具有重要的社會經(jīng)濟效益。

離子推力器的主要突出優(yōu)點為：高效率、高比沖、長壽命。每個離子推進器一般有兩到三層?xùn)艠O，其主要作用是加速帶電粒子，使推進器獲得動能，但傳統(tǒng)離子推進器的柵極通過光催化腐蝕法加工，存在工藝流程復(fù)雜，加工周期長、材料利用率低、環(huán)境污染大等問題。

▲ 全球首例3D打印柵極離子推進器源點火測試成功

2016年5月，北京理工大學(xué)宇航學(xué)院噴氣推進實驗室與華曙高科合作，采用全球首款開源可定制金屬3D打印設(shè)備FS271M，經(jīng)過工藝摸索和多次試制，成功打印了工業(yè)級高精度鈦合金離子推進器篩網(wǎng)，將加工時間從傳統(tǒng)腐蝕法的20小時縮短至2小時，其結(jié)構(gòu)設(shè)計可控性強，材料利用率高，也更加環(huán)保。

通過測試3D打印Ti64篩網(wǎng)局部微觀結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)，無論是篩網(wǎng)邊緣還是網(wǎng)孔連接處，組織都非常致密、均勻，打印精度符合設(shè)計精度要求，這為離子推進器發(fā)動機源的成功點火和穩(wěn)定工作提供了保證。

▲ 3D打印Ti64篩網(wǎng)局部微觀結(jié)構(gòu)照片

未來北京理工大學(xué)宇航學(xué)院噴氣推進實驗室與華曙將進一步深度合作，瞄準航天產(chǎn)品應(yīng)用要求，進一步提高3D打印離子發(fā)動機性能，最終實現(xiàn)3D打印離子發(fā)動機的空間應(yīng)用。

來源：華曙高科
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