航空航天企業(yè)Ursa Major 在高超音速推進領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步，Ursa Major專注于火箭推進，將高性能、分級燃燒發(fā)動機推向太空發(fā)射和高超音速應(yīng)用市場，Ursa Major組裝并商業(yè)化專為下一代高超音速飛行應(yīng)用量身定制的首款4,000 磅推力閉式循環(huán)發(fā)動機Draper ，并進一步開發(fā)用于太空發(fā)射的 20 萬磅推力 Arroway 發(fā)動機，Draper發(fā)動機將助力美國在高超音速防御領(lǐng)域取得飛躍。

 超音速的“超跑”

      3D打印技術(shù)以其能夠快速制備具有高材料性能、異形結(jié)構(gòu)、整體特性的零部件特點，在高超音速飛行器相關(guān)領(lǐng)域得到了愈發(fā)廣泛的應(yīng)用，包括3D打印在金屬、陶瓷、碳纖維材料、金屬陶瓷連續(xù)體等方面的應(yīng)用。3D打印可能是贏得超音速競賽的關(guān)鍵，金屬3D打印在其中的應(yīng)用空間很大，包括金屬3D打印3D打印超燃沖壓發(fā)動機幾乎全部的零件，3D打印熱混合動力發(fā)動機中防止結(jié)冰的推進劑注射器系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)部件等。

3D打印成就新一代戰(zhàn)斗機
      美國正處于高超音速軍備加速跑的狀態(tài)，以五倍或更多音速行駛的飛行器可能會改變戰(zhàn)爭。幾個小時后，通過高超音速飛行器，一個監(jiān)視平臺或有效載荷就可以放置在地球上的任何地方。根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，實現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵是極高性能的形狀，優(yōu)化和減輕重量的結(jié)構(gòu)。這就是 3D 打印的用武之地。

      Draper是一款革命性的新型發(fā)動機，可用于防御高超音速武器。使用可存儲的過氧化氫/煤油推進劑，將固體火箭發(fā)動機的可靠性和便攜性優(yōu)勢與液體發(fā)動機的更高性能和可操作性結(jié)合起來。這些品質(zhì)使 Draper 能夠更好地用于高超音速飛行器，使其成為需要按需發(fā)射的小型高超音速防御飛行器的理想選擇。

       傳統(tǒng)上，固體火箭發(fā)動機為用于測試導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的車輛提供動力，但它們無法實時改變推力以主動節(jié)流并響應(yīng)不斷變化的條件。隨著對抗性高超音速武器變得越來越復(fù)雜和不穩(wěn)定，Draper等液體火箭發(fā)動機賦予高超音速防御所需的機動性和靈活性。

      此外，過氧化氫是一種“綠色”可儲存推進劑，與傳統(tǒng)肼系統(tǒng)的毒性相比，它提高了安全性并降低了環(huán)境危害的風(fēng)險。根據(jù)西北工業(yè)大學(xué)的《過氧化氫液體火箭發(fā)動機技術(shù)綜述》，隨著液體推進劑的發(fā)展，以過氧化氫為代表的綠色自燃推進劑越來越受到人們的青睞。過氧化氫具有密度比沖高、無毒無污染、高比熱、常溫可儲存、可單分解、可自燃等優(yōu)點，非常適合做現(xiàn)代火箭發(fā)動機的氧化劑 。在未來的航天發(fā)展中，過氧化氫發(fā)動機必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

 超音速背后的3D打印

      Draper 的組件大部分是 3D 打印的，這使得開發(fā)過程中可以快速迭代并擴大生產(chǎn)以滿足市場需求。除了 Draper 和 Hadley 之外，Ursa Major 還熱火了 50,000 磅推力的液氧/煤油Ripley發(fā)動機，并正在開發(fā) 200,000 磅推力的液氧/甲烷Arroway發(fā)動機。

使用 3D 打印，Ursa Major 可以將燃燒室的生產(chǎn)和交付周期從六個月縮短到一個月。按質(zhì)量計算，Ursa Major 火箭發(fā)動機 80% 以上是 3D 打印的。 在揚斯敦實驗室，該公司生產(chǎn)用于太空發(fā)射和高超音速應(yīng)用的銅合金發(fā)動機部件。

NASA開發(fā)的合金
       根據(jù)Ursa Major，目前每年為美國空軍和包括小型發(fā)射器初創(chuàng)公司 Phantom Space 和 Stratolaunch 在內(nèi)的多家商業(yè)客戶生產(chǎn)約 30 臺 5,000 磅推力Hadley發(fā)動機。美國空軍研究實驗室正在支持 Arroway 的開發(fā)，這是一種用于中型和重型運載火箭的可重復(fù)使用的液氧和甲烷分級燃燒發(fā)動機，預(yù)計將于 2025 年投入使用。Ursa Major 的工廠將工程、制造和測試集中在一個園區(qū)內(nèi)。可縮短開發(fā)周期并降低成本，打造高效的推進創(chuàng)新和生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)。Ursa Major贏得了美國空軍研究實驗室的合同，以支持該公司兩款火箭發(fā)動機的開發(fā)。

(責(zé)任編輯：admin)

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