总部位于迪拜的工程公司LEAP 71已完成两款推力为20千牛（kN）的甲烷-液氧火箭发动机的热试车，这两款发动机从初始设计规格到点火测试的整个开发周期不到三周。发动机完全由该公司的大型计算工程模型Noyron生成，没有直接的人工设计输入。
这两款发动机，一款采用传统的钟形喷管设计，另一款为全尺寸气动塞式（aerospike）设计，均能产生约2吨（4,500磅力）的推力，旨在用于轨道运载火箭。此次测试活动是Noyron模型的又一次验证。该系统旨在通过将基于物理原理的推理、工程规则和生产约束集成到一个单一的计算框架中，直接将性能要求转化为可制造的硬件。
从规格到热试车：单一工程模型的实践
据LEAP 71介绍，Noyron被设计为一个自主运行的工程系统，能够端到端地生成复杂机械。最近的热试车提供了真实世界的数据，这些数据补充了模拟输出并反馈给模型。LEAP 71联合创始人林·凯泽（Lin Kayser）表示：“Noyron是我们将工程过程全面编码到计算模型中的持续尝试，该模型可以独立于人类运行——极大地压缩了迭代时间，并使以前不可行的物体成为可能。这些物理测试——即发动机的热点火——产生了只能在现实世界中获得的关键数据。”
太空推进仍然是该公司的核心应用领域。在过去的18个月里，LEAP 71以大约每月一台的频率对Noyron生成的发动机进行了热试车，每款设计都故意有所不同，以探索模型物理表征能力的极限。
甲烷建模与发动机性能结果
此次测试活动中的所有发动机均采用高温铜合金（CuCrZr）通过增材制造技术生产，由德国金属3D打印专业公司Aconity3D负责制造。与早期基于煤油的发动机相比，最新的测试活动在发动机尺寸和推进剂复杂性方面都上了一个台阶。低温甲烷带来了额外的建模挑战。LEAP 71首席执行官兼Noyron首席架构师约瑟芬·利斯纳（Josefine Lissner）表示：“甲烷是一种难以建模的复杂推进剂。与我们过去测试的煤油燃料不同，它在不同温度和压力下会发生显著的密度变化。因此，Noyron的预测必须非常精确，才能制造出可工作的硬件。此外，发动机尺寸的增加也带来了自身的运行挑战。”
在测试中，传统的钟形喷管发动机在额定室压和推力下达到了稳定运行，燃烧效率超过93%，LEAP 71称这对于首次热试车来说是一个强劲的结果。采用环绕中央塞式结构的环形燃烧室设计的气动塞式发动机，由于启动瞬态问题，仅进行了一次燃烧测试。尽管如此，它仍达到了50 bar的全室压，证实了核心设计假设。
下一步开发计划
测试结果正被用于改进启动和关机行为，特别是针对气动塞式构型。在测试活动中同时评估的一套先进点火系统，预计将集成到未来的测试中。利斯纳表示：“在过去12个月里，我们测试了推力从1.5 kN到7.5 kN不等的液氧煤油发动机，使用了不同的材料和构型。现在，Noyron可以为煤油和低温液氧推进剂提供‘首次即正确’的火箭推力器。我们相信，我们即将对低温甲烷推进剂实现同样的目标。这次测试对我们来说是重要的一步，验证了我们可以通过Noyron生成的发动机，为客户大幅缩短进入发射台的时间。”
20 kN的甲烷-液氧发动机推力水平约为LEAP 71计划在2026年测试的推力水平的10%。该公司报告称，针对200 kN级别以及高达2,000 kN的概念设计，更大尺寸的制造验证已经在进行中，并利用了世界上一些最大的金属增材制造系统。
人工智能与3D打印推动航空航天创新
LEAP 71的测试活动反映了航空航天领域向人工智能自动化与先进增材制造更广泛转型的趋势，随着公司和政府越来越多地采用数据驱动的方法来加速开发，同时提高可靠性和可持续性。在欧洲，GKN航空航天公司已在其位于瑞典特罗尔海坦的发动机系统卓越中心集成了Interspectral的AM Explorer软件，将实时监控和人工智能驱动的质量保证引入其金属3D打印业务。该系统捕获实时构建数据，通过训练好的人工智能模型检测异常，并生成综合缺陷报告，帮助该公司减少材料浪费并加速高质量航空发动机部件的交付。
同样，英国政府正在支持一项由霍尼韦尔（Honeywell）牵头的新计划，该计划投资1410万英镑，旨在推进使用增材制造技术生产经过认证的航空航天部件。该项目名为“STRATA计划”，旨在通过开发下一代增材制造工艺来加强英国的航空航天供应链并降低二氧化碳排放。霍尼韦尔的约维尔工厂将与3T Additive Manufacturing、BeyondMath、Qdot Technology和牛津热流体研究所等合作伙伴共同领导这项工作。
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