金屬3D打印發(fā)動機(jī)再立功，深藍(lán)航天星云-M火箭1公里級垂直回收飛行試驗成功

南極熊導(dǎo)讀：時隔6個月，國內(nèi)的民營航天公司深藍(lán)航天再一次取得了突破，完成了試驗火箭1公里級垂直起飛及降落（VTVL）飛行試驗，金屬3D打印的發(fā)動機(jī)再次立功，南極熊對于深藍(lán)航天本次試驗的成功表示祝賀，并對深藍(lán)航天相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行了專訪。

△深藍(lán)航天星云-M火箭1公里級垂直回收飛行試驗成功視頻

2022年5月7日，南極熊獲悉，昨天深藍(lán)航天自主研發(fā)的“星云-M”1號試驗箭完成了1公里級垂直起飛及降落（VTVL）飛行試驗，火箭在爬升和下落的過程中同時進(jìn)行了橫向移動，最后降落至著陸場“靶心”位置不足0.5米的點位，“星云-M”試驗箭成功回收。

△“星云-M”公里級VTVL垂直回收飛行試驗

此次執(zhí)行公里級試驗所使用的箭體依然是“星云-M”1號試驗箭，已經(jīng)執(zhí)行3次飛行任務(wù)、7次地面靜態(tài)點火，真正做到了液體運(yùn)載火箭的可回收復(fù)用；其所配備的“雷霆-5”發(fā)動機(jī)，是國內(nèi)首型使用3D打印技術(shù)實現(xiàn)整機(jī)制造的針?biāo)ㄊ揭貉趺河桶l(fā)動機(jī)。此次飛行任務(wù)的完成宣告了深藍(lán)航天在中國可回收復(fù)用火箭歷史上又攀登上了新的高度，離成功實現(xiàn)入軌及回收又邁進(jìn)了堅實一步。

2021年7月-10月，“星云-M”試驗箭先后完成了十米級、百米級VTVL垂直回收飛行試驗，實現(xiàn)了國內(nèi)液氧煤油火箭兩次零的突破。2022年5月，還是同一發(fā)火箭，又一次刷新了新的試驗高度。深藍(lán)航天成為目前全球除美國以外研發(fā)回收復(fù)用火箭速度最快的中國商業(yè)航天公司。

本次公里級VTVL垂直回收飛行試驗，標(biāo)志著深藍(lán)航天僅用10個月3次發(fā)射試驗就達(dá)到2012-2013年SpaceX用一年多的時間8次的發(fā)射試驗達(dá)到的同等級試驗成果。深藍(lán)航天成為了全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收復(fù)用全部低空工程試驗的公司（第一家為美國的SpaceX)。

深藍(lán)航天負(fù)責(zé)人告訴南極熊：“本次公里級飛行試驗采用的雷霆-5型液體火箭發(fā)動機(jī)真空推力最大為50kN，發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)50%-110%推力區(qū)間調(diào)節(jié)。全機(jī)85%重量的零件都由3D打印技術(shù)制作。通過利用先進(jìn)的打印設(shè)備最大限度發(fā)揮鎳基高溫合金粉末材料的高強(qiáng)度、延展性、抗斷裂性和低可變性等優(yōu)質(zhì)特性，成功突破傳統(tǒng)火箭發(fā)動機(jī)制造模式的低生產(chǎn)效率、復(fù)雜工藝路線、周期長的瓶頸�！�

△雷霆-5液氧煤油發(fā)動機(jī)

“采用傳統(tǒng)工藝制造的液體火箭發(fā)動機(jī)渦輪泵用離心輪、渦輪盤等復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，涉及五軸機(jī)加工、焊接、電火花等多種工藝，存在生產(chǎn)流程長、加工效率低等問題。3D打印技術(shù)本身具有對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜性不敏感的特性，深藍(lán)航天采用3D打印制造渦輪泵離心輪、渦輪盤等產(chǎn)品實現(xiàn)了尺寸和性能一致性好，整體生產(chǎn)效率高，綜合總成本低的優(yōu)勢�！�

“在產(chǎn)品的集成化制造方面，3D打印同樣為深藍(lán)航天提高了產(chǎn)品質(zhì)量和制造效率。點火器在傳統(tǒng)制造方案中由多個機(jī)加工零件裝配焊接而成，對產(chǎn)品組件的裝配質(zhì)量、焊接質(zhì)量要求極高，工藝過程復(fù)雜。采用3D打印技術(shù)制備的點火器僅有一個零件，僅需要數(shù)控加工連接接口即可交付裝配；且一次可打印多個零件，打印周期僅需一周左右，縮短了產(chǎn)品交付周期，規(guī)避了很多質(zhì)量風(fēng)險�！�

△深藍(lán)航天3D打印的發(fā)動機(jī)零件

深藍(lán)航天負(fù)責(zé)人表示，作為3D打印技術(shù)的使用者和受益者，深刻體會到這項技術(shù)所帶來的優(yōu)勢：

●突破傳統(tǒng)設(shè)計思維與制造的局限性，為設(shè)計人員提供更大的設(shè)計自由度；
●優(yōu)化零件流道流動性能，為燃料和冷卻劑通過多腔道/多流道分配提供新的可能性；
●降低零件裝配錯誤風(fēng)險，提高產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性；
●減少加工步驟，省略中間環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率；
●縮短產(chǎn)品研制周期，使產(chǎn)品研制總成本更具競爭力。

目前，深藍(lán)航天3D打印大量應(yīng)用的粉末材料牌號已經(jīng)覆蓋了GH4169、TC4、316L，還有少量的AlSi10Mg鋁合金粉末。而所使用的金屬3D打印設(shè)備，最大打印尺寸達(dá)到米級。未來隨著產(chǎn)品的發(fā)展，可能會有更多元的需求。

同時，深藍(lán)航天負(fù)責(zé)人表示在應(yīng)用3D打印技術(shù)方面也遇到了一些需要解決的問題：“比如還希望在特征結(jié)構(gòu)打印、工藝支撐方案設(shè)計、粉末和產(chǎn)品性能測試數(shù)據(jù)等方面充分進(jìn)行技術(shù)交流，實現(xiàn)知識共享和技術(shù)突破，共同推進(jìn)3D打印技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。同時，深藍(lán)航天研發(fā)團(tuán)隊將攻關(guān)銅材3D打印技術(shù)瓶頸，進(jìn)一步提高3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量和性能�！�

△3D打印的金屬零件

此次，深藍(lán)航天“星云-M”火箭公里級VTVL垂直回收飛行試驗的成功，也宣告了低空回收階段畫上了圓滿的句號，“星云-M”1號試驗火箭圓滿完成了其歷史使命。

下一階段，深藍(lán)航天將采用與入軌火箭完全相同的全尺寸試驗火箭，繼續(xù)進(jìn)行高空回收試驗階段（類似于SpaceX第二階段采用全尺寸樣機(jī)“獵鷹9號R”進(jìn)行的回收測試），向著10km、100km的高度快速突破邁進(jìn)，最終實現(xiàn)入軌火箭一子級的可控回收和重復(fù)使用。

3D打印將在后續(xù)的試驗中發(fā)揮怎樣的作用，南極熊將持續(xù)關(guān)注。

祝賀