3D打印噴射結(jié)構(gòu)或助力空天飛機進入太空

說到商業(yè)化的太空旅行，你八成會想到傳奇企業(yè)家伊隆·馬斯克的SpaceX公司。不過更早進入這一領(lǐng)域的則是英國的Reaction Engines公司，他們從1989年起就開始了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，最終目標是打造出一款名為SABRE的吸氣式火箭發(fā)動機。這發(fā)動機可以使航天器達到五倍的音速，無需脫離火箭就可突破軌道。Reaction Engines公司與SpaceX相同，也在借助先進的金屬3D打印技術(shù)制造他們的實驗火箭。

SABRE發(fā)動機是Reaction Engines公司同步開發(fā)的單級入軌云霄塔（Skylon）空天飛機的關(guān)鍵。根據(jù)設(shè)計，云霄塔將可以從傳統(tǒng)的機場跑道自行發(fā)射進入地球軌道，而其搭載的SABRE發(fā)動機可以通過從大氣中吸入氧氣將飛機的速度推升至5.4馬赫（超過6000公里/小時），然后切換至氫燃料并使用內(nèi)置的液氧。為能夠在極端的大氣條件下工作，發(fā)動機需要能夠在不到百分之一秒的時間里將吸入發(fā)動機的空氣流從超過1000℃降低到零下150℃�，F(xiàn)在它不但做到了這一點，而且只增加了一點額外的重量。

3D打印的冷卻液噴射系統(tǒng)

為了做到這一點，SABRE發(fā)動機需要一個能夠?qū)⒕�確混合的水&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系統(tǒng)。這會迫使水蒸發(fā)并將快速冷卻空氣。但是之前的技術(shù)根本無法制造出一個既小又輕，而且具有特定幾何形狀的噴射器系統(tǒng)。另外，為了使空天飛機獲得足以突破軌道的速度，發(fā)動機及其它零部件的重量需要盡可能地減輕�，F(xiàn)在，有了先進的3D打印技術(shù)，制造團隊就能夠制造出滿足設(shè)計要求的部件了。

SABRE發(fā)動機設(shè)計

Reaction Engines目前正在測試，并成功點火了SABRE的一個縮小版的發(fā)動機STOIC。今年春天在初期試驗階段，他們就已經(jīng)成功地點火了15次。據(jù)中國3D打印專業(yè)媒體平臺南極熊了解，這個用于測試的發(fā)動機上安裝有3D打印的噴射器噴嘴原型。目前開發(fā)團隊正把通過這些成功測試收集到的數(shù)據(jù)用于驗證其內(nèi)部的計算模型，并進一步改進了設(shè)計。該公司對其STOIC引擎測試得益于是在Airborne Engineering公司的幫助，后者是位于韋斯科特創(chuàng)業(yè)園的前英國皇家空軍（RAF）Westcott站。 RAF Westcott以及后來的RPE Westcott的主要任務(wù)就測試和開發(fā)推進系統(tǒng)和火箭發(fā)動機。

下面發(fā)動機成功點火的簡短視頻：

STOIC是我們達成最終目的的關(guān)鍵。我們使用它來測試未來SABRE發(fā)動起在使用時其先進的噴嘴所能表現(xiàn)出來的空氣動力學(xué)和性能。盡管個頭比SABRE小得多，這款發(fā)動機仍是最近三十多年里在Westcott測試的體積最大的雙推進劑發(fā)動機，看到Westcott正在復(fù)蘇為英國的火箭推進器研究和開發(fā)中心是令人振奮的。在接下來的幾個月里，我們將會讓發(fā)動機運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換 — 這是幫助云霄塔空天飛機進入太空的一個重要且具有挑戰(zhàn)性的部分。”Reaction Engines公司先進噴嘴計劃項目負責(zé)人Helen Webber.博士稱。

via 3dprint

雖然SpaceX公司的幾次實驗以失敗而告終，不過我相信終有一天人類能夠借助3D打印等先進技術(shù)來實現(xiàn)太空旅行

看好3D打印在航天的應(yīng)用，支持馬斯克！