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QAMD 3D打印首个双金属RDRE火箭发动机喷射器,克服双金属键合难题

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2024年6月6日,Quadrus Corporation 的先进制造部门 (QAMD)通过选择性激光熔化 (SLM) 工艺制造了世界上第一个双金属旋转爆震火箭发动机 (RDRE) 喷射器。这一突破标志着增材航天推进技术领域取得了里程碑式的成就,代表了 NASA MSFC 工程师管理的一系列小型企业创新研究 (SBIR) 第二阶段和第三阶段工作的顶峰。



旋转爆震发动机 (RDE)最近由美国宇航局的研究人员验证可用于太空,并由空军研究实验室主力研发。旋转爆震发动机 (RDE) 采用一种压力增益燃烧形式,其中一个或多个爆震连续围绕环形通道传播。计算模拟和实验结果表明,RDE 在运输和其他应用中具有潜力。在爆震燃烧中,火焰前锋以超音速扩展。理论上,它比传统的爆燃燃烧效率高出 25%。这样的效率增益将大大节省燃料,而目前的缺点包括不稳定和噪音。


RDRE 引擎


QAMD 制造出首个双金属旋转爆震火箭发动机 (RDRE) 喷射器,标志着 RDRE 推进系统的研究取得了重大成就。


SLM双金属连接部件


由于旋转爆震波产生的强烈热量,RDRE 喷射器面临着巨大的挑战。为此,QAMD 制造了一种解决方案,其特点是采用导热 GRCop-42 制成的薄面板和采用抗氧化镍基高温合金 Monel K500 制成的歧管。GRCop-42 可使推进剂有效冷却喷射器表面,而 Monel K500 的抗氧化性和强度可使歧管壁更薄,从而形成更轻的设计解决方案,以满足 RDRE 应用的需求。


Quadrus Corporation 的先进制造工艺克服了与双金属 SLM 制造相关的众多障碍,包括精确的几何对准、降低材料交叉污染的风险以及形成高强度的双金属键合。QAMD 在这三个方面都表现出对细节的严格关注,同时在双金属区域保持 0.040 英寸的孔径。这一成就凸显了 Quadrus Corporation 致力于突破增材制造技术界限的承诺。


双金属喷射器的研发成功标志着美国国家航空航天局SBIR计划多年来关注于燃烧喷射器热管理应用的成果。其中包括开发了一种突破性的渗孔冷却方法-四重网格(Quad Mesh),这是一种用于喷射器面板应用的蒸发冷却方法。Quad Mesh 可在高通量热流区域实现可定制的渗透性,与 SLM 构建工艺和除粉技术协同补充。



双金属喷射器以及采用 Quad Mesh 技术的整体式 GRCop-42 喷射器计划于 2024 年夏季在 NASA 马歇尔太空飞行中心进行热火测试,这标志着火箭喷射器应用热管理向前迈出了重要一步。Quadrus Corporation 继续推动航空航天业的创新,体现了对卓越的承诺,并突破了太空推进技术的极限。


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