美国宇航局测试3d打印火箭喷嘴,用于未来的月球和火星任务

2025-08-05 04:22来源:本站

  

  

  为了能够携带更重的有效载荷穿越深空,美国宇航局设计了一种由铝制成的轻型火箭发动机喷嘴,这种喷嘴仍然可以承受发射的热量。

  NASA宣布,最近在阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心测试了两个3D打印喷嘴,证明它们可以在最苛刻的深空环境中运行。在与Elementum 3D的合作下,nasa资助的第四次工业革命反应性增材制造(RAMFIRE)项目专注于推进轻质增材制造铝火箭喷嘴。

  在使用液氧和液氢以及液氧和液态甲烷燃料配置的多次热火测试中,喷嘴运行了近10分钟,压力室超过每平方英寸825磅。“这一系列测试标志着喷嘴的一个重要里程碑,”美国宇航局马歇尔RAMFIRE首席研究员保罗·格拉德尔在一份声明中说。“在对喷管进行了一系列严苛的高温测试后,我们证明了喷管可以承受月球着陆器规模发动机的热、结构和压力载荷。”

  火箭发动机的喷嘴由多种材料制成,包括石墨、陶瓷或难熔金属。铝比其他金属有主要的优势,因为它密度低,因此强度高,同时重量轻。唯一的问题是铝对极端高温的耐受性非常低,这就是为什么它通常不用于火箭发动机部件的增材制造。

  RAMFIRE公司着手制造一种可焊接的铝,这种铝的耐热性足以用于火箭发动机。RAMFIRE喷嘴设计有小的内部通道,以保持它们足够凉爽,以防止熔化。

  制造能够承受高结构载荷的轻型火箭部件的能力将使美国宇航局能够向深空目的地运送更多货物。美国宇航局空间技术任务理事会首席技术专家约翰·维克斯在一份声明中说:“质量对美国宇航局未来的深空任务至关重要。”“像这样成熟的增材制造项目以及先进的材料,将有助于发展新的推进系统、太空制造和基础设施,这些都是美国宇航局雄心勃勃的月球、火星等任务所需要的。”

   The laser powder directed energy deposition (LP-DED) process manufacturing the nozzle at the RPM Innovation (RPMI) facility in Rapid City, South Dakota.</p>

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  根据NASA的说法,RAMFIRE喷嘴也是使用先进的3D打印方法作为单个部件制造的,需要更少的粘合,大大缩短了制造时间。另一方面,常规制造可能需要多达一千个单独连接的零件。Gradl说:“我们减少了制造过程中的步骤,使我们能够在几天内制造出大规模的发动机部件。”

  RAMFIRE铝材和增材制造工艺还用于制造其他火箭部件,例如直径36英寸的带有复杂整体式冷却剂通道的喷气喷嘴和用于低温流体应用的真空夹套罐。

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