NASA希望Aerojet Rocketdyne用3D打印零件制造更多的火箭发动机

时间：2020-06-12 11:49 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网6月12日讯，美国国家航空航天局（NASA）的无人驾驶太空发射系统（SLS）巨型火箭在首次发射时将绕月球飞行，这是阿耳特弥斯1号任务初始测试飞行的一部分。这将标志着今年最受关注的太空计划之一的开始。阿耳特弥斯是一项由政府资助的正在进行中的载人航天计划，其目标是到2024年使第一位女性和第二位男性登上月球，特别是在月球南极地区。 SLS是有史以来制造的最强大的火箭，由四个超级引擎提供动力，这些超级引擎旨在处理一些最极端的温度，因为它们移动大量的推进剂以产生足够的能量使火箭逃脱地球的重力。

        作为与NASA长期合作关系的一部分，加利福尼亚萨克拉曼多的Aerojet Rocketdyne将制造总共24架RS-25火箭发动机，以支持多达6架SLS飞行，合同总价值近35亿美元。该公司最初预定生产六台新的RS-25发动机，最近又获得了一份价值17.9亿美元的合同修改合同，以制造18台额外的RS-25火箭发动机，以支持未来的深空探测任务。
        “这项合同使NASA可以与Aerojet Rocketdyne合作，制造未来任务所需的火箭发动机，”位于阿拉巴马州Huntsville的NASA马歇尔太空飞行中心的SLS项目经理John Honeycutt说， “已经对执行100多次航天飞机任务的可靠发动机进行了修改，使其功能更加强大，可以发射下一批在阿耳特弥斯任务期间踏上月球表面的宇航员。”
        尽管“奋进号”航天飞机现在在洛杉矶加利福尼亚科学中心的博物馆展览中，但它的发动机以及用于发动“发现”号和“亚特兰蒂斯”号航天飞机的发动机一直为SLS维护。但是，与航天飞机不同，SLS不会重复使用其发动机。一旦核心阶段在发射后约八分钟消失，引擎将在重返过程中分解。目前，美国宇航局航天飞机计划还剩余16架RS-25发动机，Aerojet Rocketdyne已对其进行升级，测试，并准备支持前四个SLS任务。然而，随着更多的SLS任务有望在本世纪末开始执行，Aerojet Rocketdyne被要求制造更多的发动机。实际上，已经使用先进的制造技术（包括3D打印）组装了六台新的消耗性RS-25发动机，从而降低了制造每台发动机的成本和时间。
       另外的18台发动机将继续利用供应链的优化，并结合SLS发动机最初生产中已经引入的增材制造（AM）技术。

初始SLS配置，由RS-25火箭发动机提供动力（来源：NASA）
运用AM技术降低成本并提高引擎效率是航空航天和国防公司的头等大事。 Aerojet Rocketdyne增材制造团队的高级工程师Alan Fung说，数百人一直在从事发动机的设计，开发和制造工作，这些发动机主要依靠激光粉末床融合技术来增材制造至少35台。每个引擎上的零件。“我们的主要重点是制造可靠，坚固的印刷零件，这种零件将在100％的时间内工作。几年前，我们开始设计其中一些部件，以确保它们已通过NASA太空计划的测试和认证，这对即将进行的载人飞行任务的安全至关重要。

Aerojet Rocketdyne的增材制造团队，从左至右：Bryan Webb，Ivan Cazares和Alan Fung（来源：Aerojet Rocketdyne）
随着这些新发动机的交付计划于2023年开始，我们不会浪费任何时间。Alan Fung说：“第一轮的主要任务之一就是与美国宇航局紧密合作，开发认证程序，现在已经有了使用安全已知的AM制造零件的流程，这正是我们需要确保我们的零件能够在为将来的SLS任务提供动力的发动机上工作的真正条件。”

3D打印简化了多个RS-25零件和组件的生产，使发动机的生产成本更低，同时提高了可靠性。零件焊缝较少时，发动机的结构完整性会提高。这是一个非常手动，复杂的制造过程。实际上，火箭发动机的制造是如此复杂，以至于只有少数几个国家能够制造它们。

中国3D打印网点评：这些新的RS-25发动机是航天飞机发动机的升级版，而航天飞机发动机已经是历史上最可靠的发动机。工程师花了40年的时间使往复式发动机尽可能地可靠，安全和高性能。但是我们认为通过增材制造，我们也可以尝试降低成本。这项技术将彻底改变我们制造引擎的方式”
面对如此多的挑战，拥有经过认证的火箭发动机带动下一个月球探险者进入轨道，就像是前进旅程的垫脚石。毕竟，SLS火箭是NASA进行深空探测的支柱，它将为人类进行长期太空旅行以及最终的火星之旅做好准备。

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