中科院林鑫团队Top期刊VPP发文: 3D打印革新固液发动机关键技术

3D打印资讯
2022
08/04
09:55
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来源: 高分子科学前沿

“中国对于火箭发动机的研究,在钱学森先生等科学家前辈的带领下,始于五六十年代。所以,火箭发动机的研究并不是一个新生事物。但是,我们很高兴地看到,因为结合了3D打印技术,我们确实在固液发动机这个方向上有了很大的突破。为这个相对传统的体系,增加了新鲜的血液,让它有了一些新的增长点。”

-林鑫副研究员

火箭发动机是各类火箭、导弹和航天器最主要的动力装置,火箭发动机技术的发展对航天技术的发展十分关键。随着科技的不断发展,固液发动机的实验和研究与3D打印技术相结合结合,已经成为该领域的研究热点,针对此热点所展开的研究成果连年处于上升阶段。中国科学院力学研究所林鑫副研究员携团队发表在Virtual and Physical Prototyping(VPP,2021 IF: 10.962 )的最新文章提出金属复合式燃料的理念和成型方法,结合了3D打印技术,在固液发动机领域做出了革新研究。


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期刊:Virtual and Physical Prototyping

第一作者:林鑫(中国科学院力学研究所副研究员)

DOI: 10.1080/17452759.2022.2035934

本文第一作者

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林鑫,工学博士,中国科学院力学研究所副研究员,中国科学院青年创新促进会会员,中国空气动力学会流动显示专委会委员。主要从事先进固液火箭动力、高焓非平衡流动、激光光谱诊断技术研究,先后主持国家自然科学基金、国防重点实验室基金、军科委重点基金、军科委重大基础加强子课题等项目10余项,承担并完成探月、火星等多项气动热防护任务。迄今,已发表SCI/EI论文30余篇,授权发明专利10余项,担任《气体物理》期刊编委、《固体火箭技术》期刊青年编委。

本文第一作者林鑫副研究员专访:

本文的主要特点或对相关领域研究的主要贡献是什么?

可以认为本文是固液火箭发动机领域的一种革新。文中提出的这种金属复合式燃料理念及成型方法,不仅在固体燃料力学和燃烧性能有了革命性提升,又衍生出利用燃料固有的“特征结构”控制燃烧的新方法,这对于克服固液发动机关键技术瓶颈(退移速率低、氧燃比动态偏移)有着重要的推动作用。

此外,这项工作对于固体火箭发动机药柱及内弹道设计也有一定的参考价值。对3D打印技术也有启发,打破原有认知,开创了新的应用场景。

在本文的策划、撰写和发表过程中,您或您的团队遇到的最大的挑战是什么?您是如何克服的?

在整个文章的构思、实验、分析及撰写上,不存在科学挑战,从始至终我们都是非常有信心的,一方面建立在我们前期已经建立了良好的工作基础,有着非常有竞争力的团队(包括学生、指导老师),另一方面这个想法提出有点异想天开,力学所包括实验室课题组给予了极大的支持,特别是在经费方面,让我们没有后顾之忧。

如果说一定要有困难,可能主要来自于科学院本身的体制,各种申请项目,项目结题等事情繁多,还需要承担一些工程任务,导致在基础科研领域不够专注。

最后呢,由于是一个全新的概念,研究内容涉及多个学科例如增材制造、力学、燃烧,发动机总体设计等等。在本文里我们做了一些合理简化,展示的结果只是一部分,还有一些结果也非常惊艳,近期我们也开展了一些补充工作,文章正在整理中,还是打算继续投稿Virtual and Physical Prototyping,也感谢VPP的非常认可。

在此过程中,期刊和出版社如何协助您或为您带来了何种价值?


非常感谢Taylor & Francis 工作的高效,对于作者而言,能够及时的收到审稿意见是非常庆幸的,而Taylor & Francis的高效让人印象深刻,也非常感谢Taylor & Francis的认可。

您及您的研究团队最近的研究重点是什么?它会对目前相关领域的研究带来哪些积极影响?

一个还是延续这个方向,有新的想法,正在实施,同时也在准备打一枚探空火箭,检验下该复合燃料的飞行能力。

另一个是针对这种高温、高压且封闭的燃烧场发展新的燃烧诊断方法,提升这种复合燃料燃烧特性的认知,并指导发展高效燃烧组织方法。

目前国内在相关领域的研究现状如何?有哪些挑战?您有何建议?

发动机领域,与3D技术结合已经成为这个领域的热点,特别是近年来的文章发表工作来看,每年都在增长。与制备工艺密切相关,例如金属件打印,不同的光斑方向,打印结果完全不同。不认为是挑战,更认为是机遇,固液发动机虽然缺点也很突出,发展缓慢,技术水平远低于其两兄弟(液体火箭和固体火箭),但优点也非常突出,让人们难以割舍。我们的创新点是摒弃了以往的不变应万变,而是以变化应对变化,给固液发动机的发展带来了新的启发。

您下一步的研究计划是什么?

深度挖掘在VPP上发表的工作,这两年打算有1-2个博士生专攻此方向。

作为一位资深学者,您可否与相关领域的广大科研人员分享一下您在发表学术论文方面的经验?

始于创新,成于实干。一个创新的想法必然会有全新的结果,这已经成功了一半。一个逻辑清晰的架构,图表清晰,写作认真,颜值正义。一篇好文章水到渠成。

您认为在论文发表的过程中同行评议扮演了什么样的角色?同行评审员如何能在这一过程中受益?

非常有意义,总是有新的收获。它山之石可以攻玉。不同的逻辑思维,不同的见解,碰撞出新的火花。

审阅就是学习的过程,虽然要花一些时间,但还是非常乐于接受审稿工作,特别是VPP这种顶刊,一方面是对我能力的认可,另一方面也是开阔自己的视野。

关于Virtual and Physical Prototyping

Virtual and Physical Prototyping(简称VPP)是Taylor & Francis Group旗下专注制造工程领域学术研究内容的期刊,内容主要涵盖增材制造设计 、4D打印、功能性3D打印及混合制造等。VPP在2019年被SCI收录,目前已成为制造工程领域顶级高质量国际期刊。

期刊主编是新加坡科技设计大学Engineering Product Development (EPD) 中心主任CHUA Chee Kai 蔡志楷教授。编委团队中国成员有:帅词俊教授(副主编),顾东东教授(编委),贺健康教授(编委),王立强研究员(编委)。


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