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中高MAN曼机备件-美国太空部队最新测试:3D 打印液体火箭发动机涡轮泵创性能记录火箭液体发动机室推力多大

来源:应急救援装备网  作者:蓝品汇优采云   2024-06-01 阅读:150

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2022年10月21日,南极熊获悉,在美国太空军对E-2火箭发动机进行的最新一次测试中,打印的液体火箭发动机涡轮泵创下了美国历史上最高性能的液氧煤油火箭发动机燃烧室测试纪录。

△2022年9月22日,美国太空军对E-2 3D打印火箭发动机涡轮泵进行了2分钟的测试

首席执行官马克斯·豪特表示:“首先,我们要感谢美国太空部队和 NASA 的大力支持,使这一最新的高性能记录成为可能。通过实现涡轮泵性能的设计目标,我们距离让太空旅行更实惠的使命又近了一步。合作伙伴还包括 NASA、EOS 和 NASA 太空中心,他们为我们的 E-2 液体火箭发动机的开发提供支持和技术。”

△2020年,E-2 3D打印液体火箭发动机首次登上试验台

3D打印铜合金燃烧室

它是首家使用 3D 打印铜合金制造 E-2 发动机燃烧室的小型发射公司。燃烧室采用工业供应链铜铬锆合金 (),并作为单个部件打印,以降低生产成本并最大限度地减少供应链限制。同时,燃烧室设计还具有内部再生冷却通道。AMCM 和 AMCM 联合开发了用于生产燃烧室的 AMCM M 4K 3D 打印机。E-2 的同轴喷射器是在 3D 打印机上制造的。

液体火箭的涡轮泵性能在三倍额定燃烧压力下正式测试。发动机和涡轮泵测试完成后液体火箭发动机推力室,将进行集成并进入验证阶段。在通过全系列测试后船舶电子与信息设备保养,该公司计划于 2024 年进行首次发射。

液体火箭发动机推力室

△利用3D打印技术制造的E-2火箭发动机涡轮泵组件试车成功

最新测试进展

E-2发动机是一种闭式循环液体火箭发动机,将为第一级单发动机轻型火箭提供动力,使其进入轨道。E-2涡轮泵测试于2022年9月下旬在美国宇航局斯坦尼斯航天中心成功进行。据悉,该团队在11项测试中均达到或超过了既定目标,例如输入和输出压力、效率和振动目标,包括持续时间、空化和增压流。

该泵组件使用煤油(RP-1)和液氧(LOX)作为工作流体。在这次测试活动中液体火箭发动机推力室,涡轮机由高压气态氮驱动。该测试已获得美国太空部队的批准船舶自动化设备维修,是该公司战术资金增加(TACFI)合同的一部分。

△ 3D打印涡轮泵部件

解释 E-2 涡轮泵组件的优点

该公司的3D打印技术:控制涡轮机、壳体、旋转诱导轮和叶轮的成本和交货时间;

高压:E-2 的高压富氧化剂分级燃烧发动机循环在 330 bar(4,786 psi)的液氧和燃料输出压力下实现;

●轻巧紧凑:单轴涡轮泵包含一个涡轮、两个燃料泵(RP-1)和一个液氧泵(LOX);

液体火箭发动机推力室

● 流线型涡轮设计:新颖的3D打印流线型设计实现了业界领先的72%的效率,超过了其他同类火箭发动机涡轮泵60%的效率;

● 高效泵:这使 E-2 能够保持发动机预燃室低温(200 摄氏度),从而降低材料成本并降低氧气可燃性风险,这是开发富氧化剂分级燃烧发动机的关键挑战。它还为实现设计的发动机推力水平提供了裕度;

●简化:尽管火箭推进剂箱的输入压力相对较低,但涡轮泵设计无需喷气涡轮或液氧增压泵。

液体火箭发动机推力室

△ 卫星传输飞机及平台概念图

关于下一步计划

该公司成立于 2017 年,其愿景是制造高效且价格实惠的火箭,用于将小型卫星发射到太空。在 2019 年赢得价值 150 万美元的美国空军合同后,该公司开始开发 3D 打印部件以提高其 E-2 发动机的性能。

作为美国太空军 TACFI 合同的一部分,该公司在 E-2 发动机研发方面的下一步工作将从 2022 年 11 月的预燃烧器组装测试开始,随后在 2023 年第一季度对集成式 E-2 发动机(推力室和涡轮泵处于闭式循环)进行长期测试。

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