直徑2.5米,！GKN向空客與賽峰交付3D打印的Ariane 6號火箭噴嘴

南極熊2017年6月22日訊/日前,，GKN航空航天公司宣布已經向法國的空中客車和賽峰集團交付了Ariane 6號火箭的噴嘴（SWAN）,。此噴嘴由激光焊接和激光能量沉積3D打印技術制造,，直徑2.5米,，與原先采用傳統工藝制造的相比零部件數量減少了90%（從1000個到100個,，多么驚人）,，成本降低了40%，交貨時間也縮短了30%,，可謂得到了全面升級,。

作為歐洲航天局Ariane研究與技術協會（ARTA）計劃的一部分，該噴嘴已經成功通過了使用測試�,，F在,，它將首先在法國被安裝到Vulcain 2.1發(fā)動機上，然后到德國接受進一步的測試。Ariane 6號火箭計劃在2020年投入服務使用,，這個項目是由歐洲航天局資助的,，而GKN是空中客車和賽峰集團的主要合同承包商。

進入產業(yè)化,，GKN航空航天公司將在瑞典Trollhättan的一個新的高度自動化的制造中心生產噴嘴,，這個生產中心計劃于2018年開放。GKN航空航天事業(yè)部一共將為每個Ariane 6號火箭提供五個復雜的子系統,，包括發(fā)動機的渦輪機組件,，以及氫氣和氧氣燃料系統發(fā)電裝置內的組件。

事實上,，瑞典Trollhättan的GKN航空航天公司的空間業(yè)務部門自1974年成立以來一直活躍在Ariane計劃中,，迄今為止已經為Ariane火箭提供了超過1,000個燃燒室和噴嘴以及超過250臺渦輪機。而這家制造廠與時俱進,，現在成為歐洲渦輪機和金屬噴嘴的卓越中心,，通過與學術界的合作開展產業(yè)化生產的探索，為增材制造走向產業(yè)化的初步研究和開發(fā)的每一個階段做出貢獻,。

GKN Trollhätten增材制造卓越中心所擁有的電子束金屬絲融化焊接技術主要用于制造大型GKN航空發(fā)動機零部件以及航天零部件,。而GKN Trollhätten中心的送粉激光粉末沉積技術主要應用于鈦合金和鎳基合金零部件的修復。

空中客車和賽峰集團結盟的一個主要目標是對抗SpaceX — 早在2013年,，后者就成功使用EOS的金屬3D打印機制造出了SuperDraco火箭發(fā)動機的引擎室（材料是鎳鉻高溫合金）,。這款發(fā)動機非常復雜，其中所有的冷卻通道,、噴油頭和節(jié)流系統采用傳統工藝都很難制造,，但采用3D打印技術卻可以實現。同時,，這種改變還帶來了許多明顯的好處,，比如大幅降低了制造成本，縮短了交貨期,，以及實現了“材料的高強度,、延展性、抗斷裂性和低可變性等”等優(yōu)良屬性,。

此外在2017年1月14日,，SpaceX還一掃去年發(fā)射塔上火箭爆炸的陰霾，在加州范登堡空軍基地成功發(fā)射了一枚獵鷹9號火箭,，而該火箭也安裝了3D打印的部件,，具體來說是經過了后處理的閥體。盡管該部件先后經過了一系列測試（包括嚴格的發(fā)動機點火測試,、部件級資格測試和材料測試）才最終躋身獵鷹9號的標準零件之列,。

而在SpaceX之后,，Blue Origin也展示了他們在火箭上所使用的3D打印技術。他們打印的內容包括BE-4火箭發(fā)動機（以液化天然氣為燃料的新一代火箭發(fā)動機）的殼體,、渦輪、噴嘴,、轉子,。

Blue Origin的Ox Boost Pump增壓泵（OBP）設計利用增材制造技術制造出許多關鍵部件，從單一的3D打印鋁件,，到鎳合金液壓渦輪,。增材制造方法允許集成復雜的內部流道到設計中，這是難以通過傳統制造技術制造出來的,。渦輪噴嘴和轉子也通過3D打印出來,，僅僅需要很小的后期加工就可以滿足精度要求。

更重要的是,，除了Blue Origin新的格倫New Glenn火箭發(fā)射器,， BE-4火箭發(fā)動機還可以被用在火神火箭發(fā)射器上，該火箭發(fā)射器是由聯合發(fā)射聯盟（ULA）開發(fā)的,。聯合發(fā)射聯盟是由洛克希德-馬丁公司和波音公司合資的,，洛克希德-馬丁公司和波音公司目前正在權衡是否使用BE-4還是AR-1。

除了Blue Origin, 阿拉巴馬州Huntsville的Dynetics和加州Sacramento的Aerojet公司正在使用3D打印技術生產發(fā)動機主要部件：預燃燒器（pre-burner）,。預燃燒器的主要功能是產生熱氣體以啟動火箭發(fā)動機的渦輪泵,。當然，Blue Origin以及聯合發(fā)射聯盟（ULA）,，也投身于開發(fā)此類技術的行列,。

延伸閱讀：
《通用造全球最大噴氣發(fā)動機，含3D打印燃油噴嘴,，700臺290億美金》
《重量減輕35%,！賽峰的3D打印金屬渦輪噴嘴獲歐洲航空安全認證》

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來源：3D科學谷