3D打印液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵，Launcher獲創(chuàng)紀(jì)錄的高性能

2022年10月21日,，南極熊獲悉,，在美國太空部隊(duì)對E-2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的最新測試中，由Launcher3D打印的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵,，創(chuàng)造了美國有史以來,，性能最高的液氧和煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室測試記錄。

△2022年9月22日,，美太空部隊(duì)對E-2 3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵的2分鐘測試數(shù)據(jù)

Launcher首席執(zhí)行官M(fèi)ax Haot表示：“首先要感謝美國太空部隊(duì)和NASA對我們的大力支持,，感謝他們使Launcher最新的高性能記錄成為可能。通過實(shí)現(xiàn)我們的渦輪泵性能的設(shè)計(jì)目標(biāo),，距離我們實(shí)現(xiàn)更便宜的太空旅行使命又近了一步,。Launcher的合作伙伴還包括Velo3D、EOS和NASA Stennis航天中心，為我們的E-2液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)提供支持和技術(shù),�,！�

△2020年，Launcher首次將E-2 3D打印液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)放置在測試臺(tái)上

3D打印銅合金燃燒室
Launcher是第一家使用3D打印銅合金,，制造E-2發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的小型發(fā)射公司,。燃燒室采用工業(yè)供應(yīng)鏈銅鉻鋯合金（CuCrZr），并作為單個(gè)部件打印,，以降低生產(chǎn)成本并最大限度地減少供應(yīng)鏈限制,，同時(shí)，腔室的設(shè)計(jì)還具有內(nèi)部再生冷卻通道,。Launcher和AMCM共同開發(fā)了用于生產(chǎn)腔室的AMCM M 4K 3D打印機(jī),。E-2的同軸注射器是在Velo3D藍(lán)寶石3D打印機(jī)上制造的。

Launcher正式測試該液體火箭的渦輪泵性能,，其壓力是額定燃燒壓力的3倍,。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪泵的測試完成，它們將被集成并進(jìn)入驗(yàn)證階段,。待通過全方位的測試后,，該公司計(jì)劃于2024年進(jìn)行首次發(fā)射。

△Launcher已成功測試由3D打印技術(shù)制造的E-2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵組件

最新的測試進(jìn)展
Launcher的E-2發(fā)動(dòng)機(jī)是一種封閉循環(huán)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),，它將在第一級用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)為輕型火箭提供動(dòng)力,，使其進(jìn)入軌道。E-2渦輪泵測試于2022年9月下旬,，在美國宇航局斯坦尼斯航天中心成功進(jìn)行,。據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)在11次測試過程中已達(dá)到或超過了既定目標(biāo),、如輸入和輸出壓力、效率和振動(dòng)目標(biāo),，包括持續(xù)時(shí)間,、氣蝕和增壓流量。

泵組件使用煤油(RP-1)和液氧(LOX)作為工作流體,。在本次測試活動(dòng)中,，渦輪機(jī)的動(dòng)力是高壓氣態(tài)氮。該測試由美國太空部隊(duì)批準(zhǔn),，作為該公司戰(zhàn)術(shù)資金增加(TACFI)合同的一部分,。

△Launcher的3D打印渦輪泵組件

Launcher解釋E-2 渦輪泵組件具有以下優(yōu)點(diǎn)
● 該公司的3D打印技術(shù)： 可控制渦輪機(jī)、外殼,、旋轉(zhuǎn)誘導(dǎo)輪和葉輪的成本和交貨時(shí)間,；
● 高壓：在330 bar (4,786 psi) 的液氧和燃料輸出壓力下，實(shí)現(xiàn)了E-2的高壓富氧化劑分階段內(nèi)燃機(jī)循環(huán)；
● 輕巧緊湊：單軸渦輪泵包括一個(gè)渦輪,、兩個(gè)燃油泵(RP-1)和一個(gè)液氧泵(LOX),；
● 流線型渦輪設(shè)計(jì)：新穎的3D打印流線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的72%效率，超過了其它同類火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵60%的效率,；
● 高效泵：這使得E-2能夠?qū)⑵浒l(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)燃燒器保持在低溫（200攝氏度）,，從而降低材料成本并降低氧氣可燃性的風(fēng)險(xiǎn)，這是開發(fā)富含氧化劑的分級燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵挑戰(zhàn),。它還為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)推力水平提供了余量,；
● 簡化：盡管來自火箭推進(jìn)劑罐的輸入壓力相對較低，但渦輪泵設(shè)計(jì)消除了對噴射渦輪機(jī)或液氧增壓泵的需求,。

△Launcher的Orbiter衛(wèi)星傳輸飛行器和平臺(tái)概念圖

關(guān)于Launcher的下一步計(jì)劃
該公司成立于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,。

作為美國太空部隊(duì)TACFI合同的一部分,，Launcher公司在E-2發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)的下一步計(jì)劃，將于2022年11月開始進(jìn)行預(yù)燃燒器組件測試,，隨后在2023年第一季度對集成E-2發(fā)動(dòng)機(jī)(推力室和渦輪泵在一個(gè)封閉循環(huán)中)進(jìn)行長時(shí)間測試,。