追赶SpaceX,国产商用火箭制造商深蓝航天使用华曙大尺寸金属3D打印制造火箭

航空航天军工能源
2022
09/24
21:21
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2022年可谓是中国航天领域硕果累累的一年,同时也是增材制造在全球航空航天领域的应用步入快车道飞速发展的一年。据南极熊了解,全世界至少有95,000家与太空有关的企业正在蓬勃发展。太空旅游运营商计划在2025年首次升空,初创企业由于其强劲的增长而吸引了大量资金,其中就包括国产制造厂商——深蓝航空。

深蓝公司专注于可重复使用火箭的研发,已经获得了数亿元的资金,并正在利用这些资金加速其火箭和引擎背后的制造过程。该公司拥有至少三个3D打印合作伙伴,自2016年成立以来就采用了增材制造的设计思维,甚至计划到2024年在南通建立一个AM智能制造基地。

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深蓝公司利用金属3D打印技术追赶SpaceX公司

深蓝公司通常将其研发方法与SpaceX相比较,并一直在微调其3D打印研究的重点,这包括在2022年投资华曙 Technologies的大尺寸金属系统FS621M,探索火箭发动机的创新制造解决方案。据悉,这家商业火箭制造商已经开始使用华曙的金属3D打印技术生产火箭发动机部件。

今年,深蓝公司利用华曙的FS621M系统加强了其单件大尺寸火箭发动机燃烧室的批量生产。该公司透露,其增材制造的Inconel燃烧室高度为780毫米(30.7英寸),直径为550毫米(21.7英寸)。虽然该航天公司描述了一些挑战,如建造尺寸、功能集成和细节分辨率,但先进的增材制造工艺实现了许多创新,包括合并设计、轻质晶格结构和自支撑的几何形状。此外,其他火箭发动机的特点,如具有数百个内部冷却肋板和通道的复杂几何形状,被设计用来促进火箭发动机的燃烧效率。

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华曙高科公司的FS621M系统。图片由深蓝航空提供

在评论其最新的3D打印成就时,深蓝航空的增材制造主管田彩兰博士表示,作为火箭发动机的一个关键部件,燃烧室必须在热和压力的极端工作条件下达到所需的性能、效率和可靠性。

田博士指出:"我们对华曙的FS621M系统所提供的高质量、快速的生产速度和运行稳定性完全信服。我们能够提供明显更轻、可重复性更高的产品,同时在功能测试中表现出更好的性能,这对于满足航空航天工业的苛刻标准至关重要。"

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作为中国首批将工业金属3D打印技术用于关键部件工程的商业火箭制造商之一,深蓝公司有能力以仅为传统技术一小部分的成本制造部件。事实上,该品牌至少有85%的火箭发动机部件是使用金属3D打印技术制造的,未来可能还会增加。

田彩兰博士详细介绍道:"华曙的FS621M为我们提供了快速制造大型发动机部件的能力,这些部件具有轻量级设计、结构集成、改进的性能和可靠性;与传统技术相比,成本、劳动力和交货时间只占一小部分。"

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由FS621M生产的火箭发动机燃烧室。图片由深蓝航空提供。

中国蓬勃发展的新空间3D打印场景

华曙高科自2009年以来一直在中国运营,被认为是国内最知名的几家粉末床熔融技术公司之一,后来该公司开始将业务拓展到欧洲和美国,并享有盛名。它的FS621M被设计为允许经济地生产超大的航空航天零件,与传统的制造工艺相比,设计-验证周期加快了80%。

深蓝航空的火箭发动机制造技术在中国也是独一无二的。其雷霆发动机系列--包括雷霆R1和R2--是全国首个通过3D打印工艺制造的液氧煤油发动机。2022年6月底,20吨推力的液氧煤油火箭发动机雷霆-R1完成了点火试验,该发动机旨在为小批量生产的火箭提供高性能,同时又经济。

火箭发动机只是深蓝公司技术系列的冰山一角。该公司还一直在开发被称为 "星云-1 "的中型轨道运载火箭,它将由 "雷霆 "发动机提供动力,并将在2024年底完成其首次轨道发射-回收任务。

在不久的将来,深蓝公司将继续进行垂直起飞和垂直降落(VTVL),在高空进行发射测试,这将是继去年10月之前成功的VTVL百米跳跃之后的又一次成功。



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