3D打印噴射結(jié)構(gòu)或助力空天飛機(jī)進(jìn)入太空

說到商業(yè)化的太空旅行，你八成會想到傳奇企業(yè)家伊隆·馬斯克的SpaceX公司。不過更早進(jìn)入這一領(lǐng)域的則是英國的Reaction Engines公司，他們從1989年起就開始了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，最終目標(biāo)是打造出一款名為SABRE的吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。這發(fā)動(dòng)機(jī)可以使航天器達(dá)到五倍的音速，無需脫離火箭就可突破軌道。Reaction Engines公司與SpaceX相同，也在借助先進(jìn)的金屬3D打印技術(shù)制造他們的實(shí)驗(yàn)火箭。

SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)是Reaction Engines公司同步開發(fā)的單級入軌云霄塔（Skylon）空天飛機(jī)的關(guān)鍵。根據(jù)設(shè)計(jì)，云霄塔將可以從傳統(tǒng)的機(jī)場跑道自行發(fā)射進(jìn)入地球軌道，而其搭載的SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過從大氣中吸入氧氣將飛機(jī)的速度推升至5.4馬赫（超過6000公里/小時(shí)），然后切換至氫燃料并使用內(nèi)置的液氧。為能夠在極端的大氣條件下工作，發(fā)動(dòng)機(jī)需要能夠在不到百分之一秒的時(shí)間里將吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流從超過1000℃降低到零下150℃。現(xiàn)在它不但做到了這一點(diǎn)，而且只增加了一點(diǎn)額外的重量。

3D打印的冷卻液噴射系統(tǒng)

為了做到這一點(diǎn)，SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)需要一個(gè)能夠?qū)⒕�確混合的水&甲醇混合物通過特定點(diǎn)噴射到空氣通路上的推進(jìn)劑噴射器系統(tǒng)。這會迫使水蒸發(fā)并將快速冷卻空氣。但是之前的技術(shù)根本無法制造出一個(gè)既小又輕，而且具有特定幾何形狀的噴射器系統(tǒng)。另外，為了使空天飛機(jī)獲得足以突破軌道的速度，發(fā)動(dòng)機(jī)及其它零部件的重量需要盡可能地減輕�，F(xiàn)在，有了先進(jìn)的3D打印技術(shù)，制造團(tuán)隊(duì)就能夠制造出滿足設(shè)計(jì)要求的部件了。

SABRE發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)

Reaction Engines目前正在測試，并成功點(diǎn)火了SABRE的一個(gè)縮小版的發(fā)動(dòng)機(jī)STOIC。今年春天在初期試驗(yàn)階段，他們就已經(jīng)成功地點(diǎn)火了15次。據(jù)中國3D打印專業(yè)媒體平臺南極熊了解，這個(gè)用于測試的發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝有3D打印的噴射器噴嘴原型。目前開發(fā)團(tuán)隊(duì)正把通過這些成功測試收集到的數(shù)據(jù)用于驗(yàn)證其內(nèi)部的計(jì)算模型，并進(jìn)一步改進(jìn)了設(shè)計(jì)。該公司對其STOIC引擎測試得益于是在Airborne Engineering公司的幫助，后者是位于韋斯科特創(chuàng)業(yè)園的前英國皇家空軍（RAF）Westcott站。 RAF Westcott以及后來的RPE Westcott的主要任務(wù)就測試和開發(fā)推進(jìn)系統(tǒng)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

下面發(fā)動(dòng)機(jī)成功點(diǎn)火的簡短視頻：

STOIC是我們達(dá)成最終目的的關(guān)鍵。我們使用它來測試未來SABRE發(fā)動(dòng)起在使用時(shí)其先進(jìn)的噴嘴所能表現(xiàn)出來的空氣動(dòng)力學(xué)和性能。盡管個(gè)頭比SABRE小得多，這款發(fā)動(dòng)機(jī)仍是最近三十多年里在Westcott測試的體積最大的雙推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)，看到Westcott正在復(fù)蘇為英國的火箭推進(jìn)器研究和開發(fā)中心是令人振奮的。在接下來的幾個(gè)月里，我們將會讓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更長時(shí)間，以探索SABRE在飛行中吸氣模式和火箭模式之間的轉(zhuǎn)換 — 這是幫助云霄塔空天飛機(jī)進(jìn)入太空的一個(gè)重要且具有挑戰(zhàn)性的部分�！盧eaction Engines公司先進(jìn)噴嘴計(jì)劃項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Helen Webber.博士稱。

via 3dprint

雖然SpaceX公司的幾次實(shí)驗(yàn)以失敗而告終，不過我相信終有一天人類能夠借助3D打印等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)太空旅行

看好3D打印在航天的應(yīng)用，支持馬斯克！