QAMD 3D打印首個(gè)雙金屬RDRE火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴射器，克服雙金屬鍵合難題

2024年6月6日，南極熊獲悉，Quadrus Corporation 的先進(jìn)制造部門 (QAMD)通過選擇性激光熔化 (SLM) 工藝制造了世界上第一個(gè)雙金屬旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī) (RDRE) 噴射器。這一突破標(biāo)志著增材航天推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域取得了里程碑式的成就，代表了 NASA MSFC 工程師管理的一系列小型企業(yè)創(chuàng)新研究 (SBIR) 第二階段和第三階段工作的頂峰。

旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī) (RDE)最近由美國宇航局的研究人員驗(yàn)證可用于太空，并由空軍研究實(shí)驗(yàn)室主力研發(fā)。旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī) (RDE) 采用一種壓力增益燃燒形式，其中一個(gè)或多個(gè)爆震連續(xù)圍繞環(huán)形通道傳播。計(jì)算模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RDE 在運(yùn)輸和其他應(yīng)用中具有潛力。在爆震燃燒中，火焰前鋒以超音速擴(kuò)展。理論上，它比傳統(tǒng)的爆燃燃燒效率高出 25%。這樣的效率增益將大大節(jié)省燃料，而目前的缺點(diǎn)包括不穩(wěn)定和噪音。

△RDRE 引擎

QAMD 制造出首個(gè)雙金屬旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī) (RDRE) 噴射器，標(biāo)志著 RDRE 推進(jìn)系統(tǒng)的研究取得了重大成就。

△SLM雙金屬連接部件

由于旋轉(zhuǎn)爆震波產(chǎn)生的強(qiáng)烈熱量，RDRE 噴射器面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為此，QAMD 制造了一種解決方案，其特點(diǎn)是采用導(dǎo)熱 GRCop-42 制成的薄面板和采用抗氧化鎳基高溫合金 Monel K500 制成的歧管。GRCop-42 可使推進(jìn)劑有效冷卻噴射器表面，而 Monel K500 的抗氧化性和強(qiáng)度可使歧管壁更薄，從而形成更輕的設(shè)計(jì)解決方案，以滿足 RDRE 應(yīng)用的需求。

Quadrus Corporation 的先進(jìn)制造工藝克服了與雙金屬 SLM 制造相關(guān)的眾多障礙，包括精確的幾何對準(zhǔn)、降低材料交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)以及形成高強(qiáng)度的雙金屬鍵合。QAMD 在這三個(gè)方面都表現(xiàn)出對細(xì)節(jié)的嚴(yán)格關(guān)注，同時(shí)在雙金屬區(qū)域保持 0.040 英寸的孔徑。這一成就凸顯了 Quadrus Corporation 致力于突破增材制造技術(shù)界限的承諾。

雙金屬噴射器的研發(fā)成功標(biāo)志著美國國家航空航天局SBIR計(jì)劃多年來關(guān)注于燃燒噴射器熱管理應(yīng)用的成果。其中包括開發(fā)了一種突破性的滲孔冷卻方法-四重網(wǎng)格(Quad Mesh)，這是一種用于噴射器面板應(yīng)用的蒸發(fā)冷卻方法。Quad Mesh 可在高通量熱流區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可定制的滲透性，與 SLM 構(gòu)建工藝和除粉技術(shù)協(xié)同補(bǔ)充。

雙金屬噴射器以及采用 Quad Mesh 技術(shù)的整體式 GRCop-42 噴射器計(jì)劃于 2024 年夏季在 NASA 馬歇爾太空飛行中心進(jìn)行熱火測試，這標(biāo)志著火箭噴射器應(yīng)用熱管理向前邁出了重要一步。Quadrus Corporation 繼續(xù)推動(dòng)航空航天業(yè)的創(chuàng)新，體現(xiàn)了對卓越的承諾，并突破了太空推進(jìn)技術(shù)的極限。