3D打印噴射結構或助力空天飛機進入太空

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。不過更早進入這一領域的則是英國的Reaction Engines公司，他們從1989年起就開始了相關技術的研發(fā)，最終目標是打造出一款名為SABRE的吸氣式火箭發(fā)動機。這發(fā)動機可以使航天器達到五倍的音速，無需脫離火箭就可突破軌道。Reaction Engines公司與SpaceX相同，也在借助先進的金屬3D打印技術制造他們的實驗火箭。

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

3D打印的冷卻液噴射系統(tǒng)

為了做到這一點，SABRE發(fā)動機需要一個能夠將精確混合的水&甲醇混合物通過特定點噴射到空氣通路上的推進劑噴射器系統(tǒng)。這會迫使水蒸發(fā)并將快速冷卻空氣。但是之前的技術根本無法制造出一個既小又輕，而且具有特定幾何形狀的噴射器系統(tǒng)。另外，為了使空天飛機獲得足以突破軌道的速度，發(fā)動機及其它零部件的重量需要盡可能地減輕�，F在，有了先進的3D打印技術，制造團隊就能夠制造出滿足設計要求的部件了。

SABRE發(fā)動機設計

Reaction Engines目前正在測試，并成功點火了SABRE的一個縮小版的發(fā)動機STOIC。今年春天在初期試驗階段，他們就已經成功地點火了15次。據中國3D打印專業(yè)媒體平臺南極熊了解，這個用于測試的發(fā)動機上安裝有3D打印的噴射器噴嘴原型。目前開發(fā)團隊正把通過這些成功測試收集到的數據用于驗證其內部的計算模型，并進一步改進了設計。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的主要任務就測試和開發(fā)推進系統(tǒng)和火箭發(fā)動機。

下面發(fā)動機成功點火的簡短視頻：

STOIC是我們達成最終目的的關鍵。我們使用它來測試未來SABRE發(fā)動起在使用時其先進的噴嘴所能表現出來的空氣動力學和性能。盡管個頭比SABRE小得多，這款發(fā)動機仍是最近三十多年里在Westcott測試的體積最大的雙推進劑發(fā)動機，看到Westcott正在復蘇為英國的火箭推進器研究和開發(fā)中心是令人振奮的。在接下來的幾個月里，我們將會讓發(fā)動機運轉更長時間，以探索SABRE在飛行中吸氣模式和火箭模式之間的轉換 — 這是幫助云霄塔空天飛機進入太空的一個重要且具有挑戰(zhàn)性的部分。”Reaction Engines公司先進噴嘴計劃項目負責人Helen Webber.博士稱。

via 3dprint

雖然SpaceX公司的幾次實驗以失敗而告終，不過我相信終有一天人類能夠借助3D打印等先進技術來實現太空旅行

看好3D打印在航天的應用，支持馬斯克！