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3D新聞

3D打印的噴射器係統助力空天飛機進入太空

星之球激光 來源:天工社2015-07-15 我要評論(0 )   

如今一旦說起商業(ye) 化的太空旅行,很多人會(hui) 聯想到傳(chuan) 奇企業(ye) 家伊隆馬斯克的SpaceX公司。其實從(cong) 1989年起英國Reaction Engines公司就一

 如今一旦說起商業化的太空旅行,很多人會聯想到傳奇企業家伊隆·馬斯克的SpaceX公司。其實從1989年起英國Reaction Engines公司就一直致力於開發技術,以打造一款名為SABRE的吸氣式火箭發動機。這種吸氣式火箭發動機可以使航天器達到五倍的聲速,而容易讓它們無需脫離火箭即可突破軌道。而與SpaceX公司一樣,Reaction Engines公司正在借助先進的金屬3D打印技術製造他們的實驗火箭。

這種SABRE發動機是Reaction Engines公司同時在開發的“單級入軌雲(yun) 霄塔(Skylon)空天飛機的關(guan) 鍵,根據設計,雲(yun) 霄塔空天飛機將可以從(cong) 傳(chuan) 統的機場跑道自行發射進入地球軌道。而雲(yun) 霄塔的SABRE發動機通過從(cong) 大氣中吸入氧氣將飛機的速度推升至5.4馬赫(超過6000公裏/小時),然後切換至氫燃料並使用內(nei) 置的液氧。為(wei) 了能夠使發動機能夠在極端的大氣條件下工作,它需要能夠在不到百分之一秒的時間裏將吸入發動機的空氣流從(cong) 超過1000℃降低到零下150℃。如今它做到了這一點,而且隻增加了一點額外的重量。

雲(yun) 霄塔空天飛機效果圖

那麽(me) ,它是怎麽(me) 做到的呢?SABRE發動機需要一個(ge) 能夠將精確混合的水和甲醇混合物通過特定點噴射到空氣通路上的推進劑噴射器係統。這會(hui) 迫使水蒸發並將快速冷卻空氣。但是以前的製造技術根本無法製造出一個(ge) 滿足設計要求的既小又輕,而且具有特定幾何形狀的噴射器係統。為(wei) 了使空天飛機獲得足以突破軌道的速度,發動機及其它零部件的重量需要盡可能地減輕。如今由於(yu) 金屬3D打印技術的進步,使得製造團隊可以打造出具有複雜幾何形狀的固體(ti) 金屬零件,足以製造出能夠正確噴射甲醇/氧混合冷卻液的噴射器。


3D打印的冷卻液噴射係統

Reaction Engines目前正在測試,並成功點火了SABRE的一個(ge) 縮小版的發動機STOIC。今年春天在初期試驗階段,他們(men) 就已經成功地點火了15次。據了解,這個(ge) 用於(yu) 測試的發動機上集成了3D打印的噴射器噴嘴原型。目前開發團隊正把通過這些成功測試收集到的數據用於(yu) 驗證其內(nei) 部的計算模型,並進一步改進了其先進的噴嘴設計。Reaction Engines是在 Airborne Engineering公司的幫助下對其STOIC引擎進行測試的。 Airborne Engineering是前英國皇家空軍(jun) (RAF)Westcott站。 RAF Westcott以及後來的RPE Westcott 主要任務就是負責測試和開發推進係統和火箭發動機。


SABRE發動機設計

“這款實驗發動機(指STOIC)是我們(men) 通向最終目標的關(guan) 鍵一步。我們(men) 使用它來測試未來SABRE發動起在使用時其先進的噴嘴所能表現出來的空氣動力學和性能。盡管比SABRE小得多,這款發動機仍是最近三十多年裏在Westcott測試的最大的雙推進劑發動機,看到Westcott正在複蘇為(wei) 英國的火箭推進器研究和開發中心是令人振奮的。在接下來的幾個(ge) 月裏,我們(men) 將會(hui) 讓發動機運轉更長時間,以探索SABRE在飛行中吸氣模式和火箭模式之間的轉換——這是幫助雲(yun) 霄塔空天飛機進入太空的一個(ge) 重要和具有挑戰性的部分。”Reaction Engines公司先進噴嘴計劃項目負責人Helen Webber.博士稱。。


STOIC測試發動機

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