墨尔本大学工程系学生与澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)Lab22的研究人员合作,成功试射了一台3D打印的再生冷却液氧双组元液体火箭发动机。该团队由此成为首个在国际学生火箭竞赛Race2Space上成功试射此类设计的澳大利亚学生团队。该赛事在英国举行。
这台名为Slinky的发动机是墨尔本大学航空航天与火箭工程学会(UAMRES)毕业设计项目的成果。硕士生Jack Gardiner、Brooke Doolan和Stuart Davis与CSIRO的国家增材制造中心Lab22合作完成了发动机制造。该发动机通过燃烧室壁内的通道循环两种液体推进剂中的一种,在注入和燃烧前对燃烧室进行冷却。
铜合金燃烧室:3D打印内置冷却流道,实现高效主动冷却
再生冷却技术传统上依赖燃烧室外部的复杂管路系统,需要大量机械加工和焊接,不仅耗时且难以实现最优的冷却流道设计。如今通过3D打印,设计团队得以将冷却通道直接集成在燃烧室壁内部,使冷却剂能够更均匀地吸收燃烧室壁面热量,提升冷却效率。CSIRO高级研究科学家兼团队负责人Cherry Chen博士表示:“现在利用3D打印,我们可以在燃烧室壁内部建造冷却通道,从而提高冷却效率。”
Lab22在维多利亚州克莱顿的设施中,使用尼康SLM Solutions 280 2MA激光粉末床熔融(LPBF)系统完成了发动机的打印制造,选用的铜合金材料具有出色的导热性能,能够适应高热通量环境。成品发动机重约6公斤,大小相当于一个大菠萝。
4天内完成5次热试车,推力达5.4千牛,斩获赛事冠军
学生团队本月将发动机运往英国参加Race2Space竞赛。Slinky在一天内完成了5次热试车,包括节流试验,最大推力达到5.4千牛——相当于小型月球着陆器发动机的推力水平——并赢得了LOX双组元推进剂类别冠军。
墨尔本大学航空航天与机械工程硕士生Davis表示:“我们非常激动能够站在计算工程领域的前沿,并展示了其集成所带来的成果。”
CSIRO与墨尔本大学称,这是澳大利亚学生团队在Race2Space赛事中首次成功试射再生冷却液体火箭发动机。这一成果不仅展示了3D打印在航天推进系统中的工程可行性,也体现了国家级增材制造研究设施在支持学生工程实践方面的价值。随着发动机设计和制造能力的提升,这一技术路径有望进一步应用于小型运载火箭和航天器推进系统。
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