NASA验证用于深空任务的第一台全尺寸3D打印旋转爆轰火箭发动机

近日，3D打印技术参考注意到，NASA的一个推进工程师团队开发并测试了NASA的第一台全尺寸旋转爆轰火箭发动机(RDRE)，这是一种先进的火箭发动机设计，可以显著改变未来推进系统的制造方式。

旋转爆轰火箭发动机与传统火箭发动机的不同之处在于，它使用称为爆震的超音速燃烧现象产生推力。与当今的推进系统相比，这种设计使用更少的燃料产生更多动力，并有可能为人类着陆器和行星际飞行器提供动力，使其到达月球和火星等深空目的地。

资料来源：美国宇航局

该发动机基于3D打印工艺设计和制造，点火十几次——总持续时间将近10分钟，证明了其可同时承受爆炸产生的极端高温和高压环境，从而实现了主要测试目标。

旋转爆震发动机的概念（来自橡树岭国家实验室）‍

3D打印技术参考注意到，该旋转爆轰火箭发动机采用NASA开发的GRCop-42铜合金与粉末床熔融3D打印工艺制造——使发动机能够在极端条件下运行更长时间而不会过热。根据此前的分析，该合金中使用了铬和铌，使其在高温下仍能保持强度，同时具有优异的抗蠕变性能和低周疲劳寿命，所有这些特性对于火箭发动机部件具有重要价值。

3D打印技术参考曾详细介绍过该材料的工艺开发过程，研究发现，GRCOP-42是一种易于打印的合金，可以制备完全致密的部件。2019年，NASA研究人员宣布成功完成GRCop-42（Cu-4 % Cr-2% Nb）粉末的改造和工艺开发，该材料旨在替代此前的GRCop-84，它可以在保证同等高强度的前提下，大幅提高导热系数，而且比当前燃烧室内衬用合金NARloy-Z的导热率还要高。

2022年5月，Velo3D宣布旗下Sapphire系列打印机完成了针对GRCop-42铜合金的认证。Velo3D给出的材料性能显示，在50μm的打印层厚下，材料密度为8.79g/cm³，致密度超过99%；打印态（垂直方向）室温拉伸强度533Mpa、屈服强度296Mpa，延伸率23.8%；经热等静压后，拉伸率达到34.1%

Sintavia无须热等静压实现GRCop-42的高性能

NASA GRCop-42机械测试样件分布图

测试期间实现的其他里程碑包括深度节流和内部点火的成功性能。这次成功的演示使该技术更接近于用于未来的飞行器，并使NASA和商业空间能够将更多的有效载荷和质量转移到深空目的地——这是使太空探索更具可持续性的重要组成部分。得益于NASA最近在RDRE方面取得的成功，NASA工程师正在进行后续工作，以开发完全可重复使用的10000磅级RDRE，以确定与传统液体火箭发动机相比的性能优势。