“這是NASA迄今測試過的使用液態(tài)甲烷的最復雜的火箭部件之一。液態(tài)甲烷是火星登陸器和其它航天器中效果很好的推進燃料?!蔽挥诎⒗婉R州Huntsville的馬歇爾太空飛行中心推進器系統(tǒng)部經理Mary Beth Koelbl說:“增材制造或者3D打印使我們能夠快速射設計、建造并測試兩個具有相同設計的渦輪泵。這兩個渦輪泵分別以液態(tài)甲烷和液氫做推進劑,都工作得很好。
/ E9 u g8 K A' @# l據稱,渦輪泵的結構非常復雜,因為它需要通過渦輪的快速旋轉來驅動泵,并由后者向發(fā)動機供應燃料輪。整個功率測試中,該渦輪機產生了600馬力的動力,導致燃料泵每分鐘的轉速超過36,000轉,而且每分鐘可向發(fā)動機提供600加侖的半低溫液態(tài)甲烷——足夠發(fā)動機產生超過22,500磅的推力。此外,研究人員還在低功率水平下完成了三個其他測試。
除此之外,NASA還在2015年完成了氫渦輪泵組件測試和液氫/液氧實驗機的測試。這些測試以及火箭發(fā)動機的噴油嘴和其它部件的制造和測試為推進復雜火箭發(fā)動機的3D打印、更高效地制造未來的航天器(包括以液態(tài)甲烷為原料的登陸器)鋪平了道路。
“甲烷推進和增材制造對于未來的星際探索,包括NASA的火星任務,來說是兩大關鍵技術。”馬歇爾太空飛行中心的推進工程師Graham Nelson稱,他也參與了這次測試。
液態(tài)甲烷的溫度是零下159攝氏度,而液態(tài)氫則需要被冷卻到零下240攝氏度。液態(tài)甲烷溫度更高就意味著它汽化得更慢,因此更容易存儲更長的時間,有利于長時間的太空旅行。此外,當下的技術條件使得人們可以用二氧化碳來制造甲烷火箭燃料,而二氧化碳在火星大氣中的含量非常豐富。
此次測試還確保了3D打印的部件可以在類似登陸器、運載火箭或其他太空飛行器的條件下成功運行。這些測試數(shù)據也將提供給那些正在致力于使用3D打印技術打造滿足航空航天標準的部件,并降低其成本的美國公司。為此所有關于材料屬性及性能上的數(shù)據都被編進了NASA材料和工藝技術信息系統(tǒng)(MAPTIS),這是一個經過批準的用戶方可使用的信息系統(tǒng)。
“增材制造使得我們打造的渦輪泵部件數(shù)減少了45%。”馬歇爾中心的推進工程師Nick Case說,他領導了這次測試?!斑@使得我們很經濟地打造出了兩個渦輪泵,并且很快就將它們放到了測試臺上并獲得結果。我們下一步將在與去年進行液氫測試類似的配置條件下,對帶有其他3D打印發(fā)動機部件的液態(tài)甲烷渦輪泵進行測試?!?
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