总部位于匹兹堡的太空机器人及月球物流公司 Astrobotic 已完成其“查克拉姆”（Chakram）旋转爆震火箭发动机的热试车活动，其中增材制造技术在实现这一里程碑中发挥了核心作用。两台原型机在位于阿拉巴马州亨茨维尔的 NASA 马歇尔航天飞行中心成功完成八次测试，累计运行时间超过 470 秒，其中包括一次单次持续燃烧 300 秒——这被认为是旋转爆震火箭发动机有史以来最长的连续燃烧纪录。
PermiAM：查克拉姆背后的增材制造技术
查克拉姆项目的核心是 PermiAM，这是一种由 Astrobotic 与 Elementum3D 共同开发的专利金属增材制造技术，能够在打印的金属部件内实现可调孔隙率。精确控制材料孔隙率的能力直接影响热管理、燃烧稳定性和推进效率——这是 RDRE 设计中最具挑战性的三个工程难题。支持该项目的 NASA 小企业创新研究（SBIR）合同特别专注于新型喷注器设计以及 PermiAM 在 RDRE 部件上的应用，这使得增材制造不仅是一项外围贡献，而是基石技术。
测试结果充分证明了这一基础。每台原型机均产生超过 4,000 磅（约 1.8 吨）的推力，使查克拉姆跻身有史以来最强大的 RDRE 之列，且几乎所有热试车都达到了热稳态——这是发动机稳定、持续运行的标志。
（图片说明：Astrobotic 在 NASA 马歇尔航天飞行中心成功进行查克拉姆旋转爆震火箭发动机热试车。图片由Astrobotic提供）
RDRE 的独特之处
与传统火箭发动机通过连续、稳定的燃烧来消耗推进剂不同，RDRE 利用在环形燃烧室内旋转的超音速爆震波。这一过程能从相同量的燃料中提取更多可用能量，比冲可提升高达 15%，推重比更高，且发动机整体更小、更轻。挑战始终在于如何足够稳定地控制这些爆震波，使该技术变得实用——这正是查克拉姆的测试活动所证明的。
“查克拉姆的表现远超我们的预期。对于像 RDRE 这样的尖端技术，从设计进入测试阶段时，你总是担心可能对性能构成关键影响的未知因素。但这款发动机的表现甚至比预期的还要好，”Astrobotic 查克拉姆项目首席研究员布莱恩特·阿瓦洛斯表示，“300 秒的燃烧时间更是锦上添花。这样的演示表明，RDRE 技术可以支持 Astrobotic 的各种任务，从未来月球着陆器的推进系统，到太空轨道转移飞行器，以及其他有助于扩展地月空间运营能力的技术。”
（图片说明：高速摄影照片显示 Astrobotic 查克拉姆热试车期间的爆震波。照片由Astrobotic公司提供）
后续步骤与未来应用
Astrobotic 计划将查克拉姆技术应用于多款即将推出的飞行器，包括格里芬级月球着陆器、Xodiac 和 Xogdor 级可重复使用火箭，以及正在开发中的轨道转移飞行器。该项目的下一阶段将专注于再生冷却、推力调节和减重，预计 PermiAM 的热管理能力仍将是这一工作的核心。“这次测试活动取得了巨大成功，我们实现了设定的每一个目标，”查克拉姆项目联合研究员莫妮卡·特劳普曼表示，“这些测试数据为 RDRE 开发的下一阶段奠定了坚实的基础，并将指导未来的发动机设计。我对这项技术的未来前景充满期待。”
增材制造与 RDRE 前沿
几十年来，旋转爆震火箭发动机大多停留在纸面上。燃烧环境——超音速爆震波、极端热通量、快速循环的压力——使得硬件要求难以通过传统机械加工实现。增材制造改变了这一局面。通过制造复杂的集成结构——如冷却通道、流道和喷注器孔——这些无法通过其他方式生产的结构，并将其与能够承受 RDRE 内部恶劣条件的先进合金相配合，该技术解锁了超越传统化学火箭发动机的效率提升。
Astrobotic 并非唯一在这一基础上进行建设的公司。NASA 在马歇尔航天飞行中心的 RDRE 项目依靠激光粉末床熔融技术以及 GRCop-42 和 GRX-810 合金，制造出传统机械加工根本无法复现的具有特殊壁面几何形状和冷却结构的推力室。液体推进工程师托马斯·蒂斯利将这些硬件描述为使 RDRE 成为现实可行技术的直接推动因素。
2025 年 4 月，Venus Aerospace 将 NASA SBIR 项目开发的激光粉末床熔融喷管集成到其 RDRE 平台中，其首席技术官表示该部件已准备好在未来的着陆器、轨道转移飞行器和高超声速无人机上进行飞行集成。如今，Astrobotic 的查克拉姆测试活动以其专有的 PermiAM 孔隙率控制工艺为基础，为这一不断增长的技术证据体增添了据称是 RDRE 有史以来最长的持续燃烧纪录。
总结： 查克拉姆发动机的成功不仅验证了旋转爆震推进技术的工程可行性，更凸显了增材制造（特别是 PermiAM 技术）在解决极端热管理和复杂结构制造方面的关键作用，为未来高效、紧凑的深空推进系统铺平了道路。
中国3D打印网编译文章！
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