印度對激光粉末床熔合 (LPBF)制造的火箭發(fā)動機進行熱測試

2024年5月，南極熊獲悉，印度空間研究組織（ISRO）成功完成了金屬3D打印液體火箭發(fā)動機長達665秒的熱測試，此次測試的發(fā)動機是來自PSLV（極軌衛(wèi)星發(fā)射車，Polar Satellite Launch Vehicle）第四階段的PS4發(fā)動機。



PSLV的全稱是極軌衛(wèi)星發(fā)射車（Polar Satellite Launch Vehicle），由印度空間研究組織（ISRO）開發(fā)，是印度的第三代發(fā)射車，也是印度的第一個液體級衛(wèi)星發(fā)射車。PSLV以其可靠性而聞名，能夠?qū)⒍噙_1,750公斤的有效載荷送入600公里高度的太陽同步極軌道。


△印度空間研究組織的金屬 3D 打印液體火箭發(fā)動機

PS4 發(fā)動機傳統(tǒng)上通過傳統(tǒng)加工和焊接制造，用于 PSLV 的第四階段，能夠在真空條件下提供 7.33 kN 的推力，也是 PSLV 第一級 (PS1) 反應(yīng)控制系統(tǒng) (RCS) 的組成部分。PS4 發(fā)動機由 ISRO 液體推進系統(tǒng)中心 (LPSC) 開發(fā)，采用壓力供給系統(tǒng)，以四氧化二氮作為氧化劑和單甲基肼作為燃料的雙組元推進劑組合運行。


△PS4 用于 PSLV 的第四級

LPSC 重新設(shè)計了 PS4 發(fā)動機，通過激光粉末床熔合 (LPBF)，重新設(shè)計：

●將組件數(shù)量從14個獨立零件減少到1個零件，消除了19個焊接位；
●顯著減少了每臺發(fā)動機所需的原材料 ，從565公斤鍛件和板材減少到僅13.7公斤的金屬粉末。
●總生產(chǎn)時間縮短了 60%。



△ISRO完成金屬3D打印液體火箭發(fā)動機熱測試，能夠?qū)⒔M件數(shù)量從14個零件減少到1個零件

在開發(fā)計劃的早期，發(fā)動機的噴油器頭已成功進行了熱測試，此后研究人員便對原型硬件進行了全面的流動和熱建模、結(jié)構(gòu)模擬和冷流表征，為熱測試奠定夯實的基礎(chǔ)。隨后，研究人員對集成發(fā)動機進行了四次成功的開發(fā)熱試，總計74秒，驗證了發(fā)動機的性能參數(shù)，成功完成了665秒的全面資格測試，所有性能參數(shù)均符合預(yù)期。南極熊獲悉，目前ISRO正在計劃將這款先進制造的 PS4 發(fā)動機納入常規(guī) PSLV 項目中。