完美的“馬赫環(huán)”,，Launcher對(duì)其3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)E-2引擎開展全力點(diǎn)火測試

導(dǎo)讀：雖然火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的制造難度相當(dāng)之高,，但3D打印有望極大地緩解這方面的硬件工作,。2022年4月26日，南極熊獲悉,，Launcher公司在NASA斯坦尼斯航天中心成功完成了對(duì)其3D打印E-2引擎的全力點(diǎn)火測試,，這將成為3D打印液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測試的又一個(gè)新的里程碑。

盡管距離正式入軌還有很長一段路要走,，但這至少意味著 Launcher Light 運(yùn)載火箭已經(jīng)向前邁出了一大步,。Launcher公司此次的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)測試首次實(shí)現(xiàn)了額定推力、壓力和氧化劑/燃料混合配比,，據(jù)說在40秒的試射后處于"完美狀態(tài)",。

現(xiàn)在，Launcher公司將把注意力轉(zhuǎn)向在5月的進(jìn)一步測試中,，計(jì)劃把火箭的燃燒（C*）效率從90%提高到其98%的目標(biāo),。

發(fā)射器的E-2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

Launcher公司成立于2017年,，愿景是建造出能夠?qū)⑿⌒托l(wèi)星送入太空的高效、經(jīng)濟(jì)的火箭,。該公司在2019年獲得150萬美元的美國空軍合同后,，開始開發(fā)3D打印部件，以提高其E-2發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,。

E-2是一個(gè)封閉式3D打印的高性能液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),，將為該公司的"輕型發(fā)射器"運(yùn)載工具提供動(dòng)力，計(jì)劃于2024年發(fā)射,。一旦完成,，一臺(tái)E-2發(fā)動(dòng)機(jī)將能夠把"輕型發(fā)射器 "提升到低地球軌道（LEO），有效載荷為150公斤,。

公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Max Haot 指出：在次優(yōu)條件下,，3D 打印火箭開展了四次持續(xù) 10 秒的點(diǎn)火，但之后仍處于“完美狀態(tài)”,，因而很好地展現(xiàn)了它的可重用潛力,。

到目前為止，E-2發(fā)動(dòng)機(jī)包含多個(gè)3D打印部件,，這些部件是用高性能銅合金3D打印的,，以便在進(jìn)入軌道時(shí)需要更少的推進(jìn)劑。E-2發(fā)動(dòng)機(jī)由一個(gè)單件打印的燃燒室組成,，據(jù)說是同類產(chǎn)品中最大的部件,，高860毫米，還有一個(gè)3D打印的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器,。

Launcher與EOS集團(tuán)的公司AMCM合作,，開發(fā)了一個(gè)定制的大尺寸3D打印機(jī)，用于生產(chǎn)其發(fā)動(dòng)機(jī)部件,，而其燃燒室則使用AMCM的M4K機(jī)器生產(chǎn),。該公司在2020年對(duì)E-2發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器和燃燒室進(jìn)行了首次全面試射，隨后又對(duì)其3D打印的液氧（LOX）渦輪泵進(jìn)行了一系列測試,，這臺(tái)泵是在Velo3D藍(lán)寶石打印機(jī)上3D打印完成的,。

去年8月，Launcher公司在美國宇航局斯坦尼斯航天中心成功完成了推力室組件的熱火測試,，幾個(gè)月后從Velo3D公司購買了第二臺(tái)能夠打印鈦金屬的藍(lán)寶石3D打印系統(tǒng),，公司將用它開始打印E-2的軌道器壓力容器。

最近,，Launcher選擇了后處理系統(tǒng)制造商Solukon作為其脫粉系統(tǒng)的首選供應(yīng)商,。該公司已經(jīng)整合了Solukon的SFM-AT1000-S脫粉機(jī)，對(duì)其3D打印的火箭部件進(jìn)行后處理,，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化,。

△美國宇航局斯坦尼斯航天中心測試臺(tái)上的發(fā)射器E-2推力室組件,。照片來自Launcher/John Kraus攝影。

實(shí)現(xiàn)全部推力

Launcher公司的E-2發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了另一個(gè)測試?yán)锍瘫�,。這款發(fā)動(dòng)機(jī)在測試期間成功展示了約為 22046 磅-英尺（10公噸左右)的全推力,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了100bar的燃燒壓力。該發(fā)動(dòng)機(jī)還實(shí)現(xiàn)了氧化劑與燃料混合比的最高性能,，即在100bar壓力下LOX的2.62推進(jìn)劑混合比。

更重要的是,，該公司在沒有融化硬件的情況下實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo),。在總共40秒的測試點(diǎn)火時(shí)間后，3D打印的銅合金燃燒室仍處于 "完美 "狀態(tài),，顯示了其可重復(fù)使用性,。

△點(diǎn)火測試

展望未來，Launcher公司將在5月初用相同的燃燒室和噴射器再次測試E-2,，盡管這些部件將被輕微地重新加工,，以去除所有的薄膜冷卻，以便進(jìn)一步提高性能,。該公司的目標(biāo)是將C*效率從最近一次測試中實(shí)現(xiàn)的90%提高到98%,，這是其最終目標(biāo)。

該公司還希望在5月的測試中看到其基于LOX/煤油的發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)志性藍(lán)色馬赫鉆石,，它說這將是全球第一,。

關(guān)于LOX渦輪泵的開發(fā)，Launcher成功地測試了該組件在130%額定流量下的增壓模式,。作為下一步,，該公司預(yù)計(jì)將在2022年第四季度展示閉合循環(huán)配置下的渦輪泵的全時(shí)三分鐘測試。

△發(fā)射器的E-2燃燒室咽喉在測試活動(dòng)后處于"完美 "狀態(tài),。照片來源：Launcher

最近的火箭測試成就

在

Launcher

公司在開發(fā)E-2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面取得重大進(jìn)展的同時(shí),，該領(lǐng)域的其他參與者也在自己的發(fā)動(dòng)機(jī)方面取得重大進(jìn)程。隨著太空競賽的持續(xù)升溫,，火箭實(shí)驗(yàn)室,、SpaceX、Orbex和RelativitySpace等領(lǐng)域的知名企業(yè)都在利用增材制造,，而一些新來者也在加入這場競賽,。

僅在過去的幾個(gè)月里，推進(jìn)系統(tǒng)制造商Aerojet Rocketdyne已經(jīng)成功地測試了一個(gè)scramjet系統(tǒng),，作為美國高超音速導(dǎo)彈研究項(xiàng)目的一部分,。該公司表示，通過3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),，它可以使用比制造其先前迭代所需的95%的零件來建造該組件,。

在其他地方,，空間技術(shù)3D打印公司X-BowLaunch Systems上個(gè)月推出了適用于軌道和亞軌道發(fā)射的小型運(yùn)載火箭陣容，退出了隱身模式,，而中國的初創(chuàng)公司SpaceTai宣布了其3D打印火箭明年進(jìn)行首次亞軌道試飛的計(jì)劃,。