Rocket Crafters完成3D打印固體燃料火箭發(fā)動機測試

2020年5月19日，南極熊從外媒獲悉，美國太空技術(shù)初創(chuàng)公司Rocket Crafters Inc. (RCI)，已經(jīng)完成了其Comet系列混合動力3D打印火箭發(fā)動機的測試。

在完成了49次實驗室測試后，最新的試射是為了在今年計劃的試飛之前，對Rocket Crafters公司的STAR-3DTM混合動力火箭發(fā)動機進行大規(guī)模的概念驗證。

Rocket Crafters公司總裁Rob Fabian說："我們對我們所看到的數(shù)據(jù)感到非常興奮，很快就可以試飛火箭了，這次測試的發(fā)動機性能與模型相符。"

Rocket Crafters公司已經(jīng)完成了Comet火箭發(fā)動機的測試，照片來自John Kraus，Rocket Crafters公司

火箭工藝和3D打印

這家位于佛羅里達州的航天公司一直在開發(fā)其混合技術(shù)，目的是生產(chǎn)出一種更可靠、更經(jīng)濟實惠的替代方案，將有效載荷發(fā)射到軌道上。

Rocket Crafters公司的發(fā)動機設(shè)計專利方法，將3D打印的固體火箭燃料顆粒和液體推進劑結(jié)合在一起，試圖利用兩種方法的優(yōu)點。

固體推進劑會連續(xù)燃燒直到耗盡，而3D打印可以將燃料打印成特定的圖案，以確定推進劑的燃燒方式。此外，3D打印還可以提高固體推進劑燃料的一致性和可靠性，緩解傳統(tǒng)推進劑產(chǎn)生的過度振動問題。據(jù)Rocket Crafters公司稱，與液體推進劑相比，混合動力發(fā)動機的研發(fā)成本更低、速度更快、更安全，而且還具有節(jié)流和重啟的能力。

2017年7月，該公司獲得了美國國防高級研究計劃局（DARPA）授予的54.26萬美元的研究合同，用于開發(fā)3D打印的火箭燃料發(fā)動機。作為研究協(xié)議的一部分，Rocket Crafters公司被允許使用佛羅里達州太空海岸的一個專門建造的測試臺來測試能夠飛行的火箭發(fā)動機，以評估火箭的節(jié)流和緊急關(guān)閉發(fā)動機的能力。

用于3D打印機驅(qū)動的混合動力發(fā)動機的部件，圖片來自Rocket Crafters。

測試3D打印的火箭

測試是在過去三個月里在肯尼迪航天中心以南約20英里處的佛羅里達州科科考亞公司的場地中進行的。Comet火箭曾在實驗室進行過250-500磅推力的測試，但自2月份以來，火箭使用了5000磅的全推力發(fā)動機，這是迄今為止最大的實驗發(fā)動機版本。

三次試驗中，有兩次是成功的，與公司的性能模型密切匹配，但第三次試驗出現(xiàn)了超壓異常，導(dǎo)致試驗臺和發(fā)動機損壞。

分析認為，最初是發(fā)動機的一個輔助部件出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)部出現(xiàn)了較大的過壓�；鸺�手團隊堅持認為，STAR-3DTM發(fā)動機的核心設(shè)計內(nèi)部不存在問題，從研發(fā)方面來說，這次測試仍然可以認為是成功的。

STAR-3D™混合動力火箭發(fā)動機，

Rocket Crafters公司目前正在開發(fā)、測試和制造最先進的混合動力火箭發(fā)動機，與以往任何一款混合動力發(fā)動機相比，其推力更平穩(wěn)，性能更穩(wěn)定。被稱為STAR-3D™混合動力發(fā)動機，Rocket Crafters公司專有的發(fā)動機設(shè)計具有安全、節(jié)流、經(jīng)濟實惠、可靠和3D打印的特點。

Fabian說："這就是我們測試的原因。我們在測試中發(fā)現(xiàn)并修復(fù)問題，所以我們在發(fā)射臺上不會出現(xiàn)問題。我們要從這里出發(fā)，繼續(xù)前進。"

Rocket Crafters 公司正計劃在今年晚些時候進行首次試飛，由較小版本的STAR-3DTM混合火箭發(fā)動機提供動力。隨后將進行兩次較大規(guī)模的入軌試飛，并利用Intrepid號小型衛(wèi)星運載火箭向低地軌道提供商業(yè)服務(wù)，但發(fā)射日期尚未確定。

正在準備測試的5000磅重的發(fā)動機，照片來自Rocket Crafter

3D打印燃料和太空發(fā)射

越來越多的公司正在利用3D打印技術(shù)開發(fā)不同類型的火箭燃料，用于商業(yè)用途。例如，澳大利亞詹姆斯-庫克大學（JCU）的科學家們利用3D打印的燃料顆粒為混合型火箭發(fā)動機提供動力。利用PLA與鋁顆粒，3D打印的圓形顆粒被制造出來，其初始尺寸為100毫米長、20毫米直徑、6毫米的直圓燃燒口。盡管它們在2019年8月的測試中表現(xiàn)不佳，但研究人員堅持認為這種燃料具有潛力。

新加坡初創(chuàng)公司Gilmour Space Technologies于2016年7月從澳大利亞發(fā)射了一枚自制火箭，由3D打印的燃料驅(qū)動。這種由兩種未命名的材料組成的燃料為3.6米長的火箭提供了動力，從澳大利亞昆士蘭州向軌道發(fā)射。隨后，他們于2017年5月獲得370萬美元的A輪融資，繼續(xù)開發(fā)使用3D打印火箭燃料的運載火箭。

編譯自：3dprintingindustry