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3D打印重型RS-25火箭发动机成功进行热点火试验

导读: 为了降低火箭未来任务的成本,3D打印技术被用于修改部分RS-25发动机部件,并且2015年5月进行了第一次测试。

  两年前,NASA与航空航天和国防公司AerojetRocketdyne签署了一份价值16亿美元的合同,为NASA提供RS-25火箭发动机。直到2024年,这将用于NASA强大的太空发射系统(SLS)重型火箭。SLS的最终目标是在二十世纪三十年代的某个时候将一个机组人员带到火星表面,因此RS-25发动机的可靠性成为开发的重中之重。为了降低火箭未来任务的成本,3D打印技术被用于修改部分RS-25发动机部件,并且2015年5月进行了第一次测试。

  本周,NASA报告说,其与密西西比州斯坦尼斯航天中心的AerojetRocketdyne一起,已经完成了今年的重型RS-25火箭发动机的最后热点火测试,该火箭发动机现在包含了最大的3D打印部件-大致是沙滩球大小的弹簧蓄电池组件。

  3D打印重型RS-25火箭发动机成功进行热点火试验

  AerojetRocketdyne首席执行官EileenDrake表示:“这项测试证明了使用3D打印生产世界上最可靠的火箭发动机中最复杂的部件的可行性。我们预计这项技术将显着降低进入太空的成本。”

  根据NASASpaceFlight宣称,由于设施问题,发展引擎0528(E0528)飞行控制器的“绿色奔跑”测试运行了400秒,尽管它被缩短了70秒,但发动机无任何问题。Stennis的工作人员解释说,发动机的所有测试目标都已经实现,最初的NASA报告显示3D打印部件按预期运行。

  3D打印重型RS-25火箭发动机成功进行热点火试验

  这是2017年的第八次RS-25测试,以及为NASA的SLS系统测试的第六架飞行控制器,AerojetRocketdyne能够评估3D打印Pogo蓄电池组件在测试过程中的表现。该部件是一种复杂的减振装置,由AerojetRocketdyne公司洛杉矶工厂使用SLM技术制造。作为减震器,其工作是抑制推进剂在RS-25发动机和SLS系统之间流动时引起的振荡(振动)。对发动机飞行安全至关重要的部件由两个独立的部件组成:一个POGO-Z挡板和POGO蓄能器。

  AerojetRocketdyne增材制造主管JeffHaynes说:“这是用SLM工艺制造的更大的部件之一,我们正在使用可用于实现制造这一部件的最大的机器之一。以前,我们做了大量的加工,其中包括来自锻件和金属板的焊接结构[重新设计的制造工艺],但3D打印使制造周期缩短了50%,打印零件只是整个制造周期的一小部分。”

 3D打印重型RS-25火箭发动机成功进行热点火试验

  通过使用3D打印技术来制造连接在低压和高压液氧涡轮泵之间的发动机氧化器系统中的弹簧储能器组件,组装它所需的部件数量也从28个减少到仅6个消除螺栓连接和123焊缝。此外,单位成本下降三分之一。NASASpaceFlight表示,该部件比通常用于3D打印的部件重一些,但使用类似于传统制造的金属合金制造,使其“稍微增加了强度”。

  根据NASA的说法,这个热点火测试是SLS计划RS-25负担能力计划的一部分,这是该机构与AerojetRocketdyne合作的一个组成部分,旨在降低发动机的整体生产成本,同时通过使用先进的制造技术保持其安全性和可靠性。3D打印技术有助于减少发动机数千个零部件的的生产量,同时还可以实现更多设计灵活性,并缩短开发时间。

  SLS液体发动机事业部的系统和需求团队负责人PhilipBenefield表示:“这是第一次生产重启硬件的RS-25热点火测试。未来所有的RS-25测试计划包含生产重启硬件。”

  3D打印重型RS-25火箭发动机成功进行热点火试验

  根据Benefield的说法,热点火测试的主要目标之一是在“标准工作条件下”展示新的3D打印部件。在发射过程中,发动机在额定功率水平(RPL)的80%至111%范围内的推力水平被扼流,这意味着生产重新起动发动机将获得111%的飞行认证。

  当“SLSExplorationMission-1”的火箭终于发射时,将会使用四台AerojetRS-25发动机来发射火箭,发射一架未配备的猎户座飞船。

  “随着AerojetRocketdyne开始建造超过其当前库存的16个传统航天发动机的新RS-25发动机,未来的RS-25发动机将具有几十个3D打印的部件。RS-25项目的主要目标之一是降低发动机的整体成本,同时保持其可靠性和安全性。而3D打印对实现这一目标至关重要。”AerojetRocketdyne的RS-25项目总监DanAdamski说道。

  据悉,RS-25发动机的下一次热点火测试目前预定在2018年1月中旬进行。


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