近日,據(jù)魔猴網(wǎng)了解,印度航天初創(chuàng)公司Agnikul Cosmo獲批了一項(xiàng)單件3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造專(zhuān)利。該發(fā)動(dòng)機(jī)由火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的五個(gè)主要部件組成,并作為單一部件一次性生產(chǎn),高級(jí)半低溫液體推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)可在96小時(shí)內(nèi)制造完成,旨在支持該公司名為Agnibaan的衛(wèi)星運(yùn)載火箭,但也可用于衛(wèi)星和其他空間探索工具。
△AgnikulCosmos的單件式3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)。圖片由AgnikulCosmos提供
在傳統(tǒng)的制造方法下,一個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)至少要用焊接等技術(shù)仔細(xì)組裝100次,這對(duì)勞動(dòng)力、設(shè)備和成本的要求很高。像許多空間技術(shù)公司一樣,Agnikul認(rèn)為使用傳統(tǒng)工藝組裝發(fā)動(dòng)機(jī)部件會(huì)很繁瑣和麻煩,所以它確定了需要一個(gè)單一的集成推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī),采用3D打印技術(shù)可以有效地優(yōu)化空間飛行器的設(shè)計(jì)和制造。基于上述需求,這家位于欽奈的小型火箭公司在2020年底為其3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)申請(qǐng)了專(zhuān)利。
在兩年后,印度專(zhuān)利局為該發(fā)明頒發(fā)了專(zhuān)利,其目的是為空間飛行器提供一個(gè)高度可靠的單件輕質(zhì)集成發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)Agnikul Cosmos公司稱(chēng),這款發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒燃料的燃燒室,將燃料注入燃燒室的噴射板,點(diǎn)燃燃料混合物的點(diǎn)火器,通過(guò)熱氣產(chǎn)生推力的噴嘴,以及用于再生冷卻的冷卻通道。
然而,在專(zhuān)利、外觀設(shè)計(jì)和商標(biāo)總監(jiān)辦公室公布的原始文件中,Agnikul沒(méi)有說(shuō)明單件發(fā)動(dòng)機(jī)是否還包括火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的其他子部件。而當(dāng)Agnikul的創(chuàng)始人一直在社交媒體上發(fā)布有關(guān)他們最新里程碑的信息時(shí),太空行業(yè)的同行專(zhuān)家也詢問(wèn)該發(fā)動(dòng)機(jī)是否真的如該公司所言是"完全"3D打印的。特別是,加州航天創(chuàng)業(yè)公司Launcher的制造和供應(yīng)鏈主管Tim Berry在Agnikul的一篇帖子中問(wèn)道,"管子、閥門(mén)、電子器件等是否都是一體成型的?"
他還補(bǔ)充表示:“如果只是噴嘴、腔體和噴射器,那么 "這不是一個(gè)完整的火箭發(fā)動(dòng)機(jī),也不是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)。"
Berry可能是在暗指,在過(guò)去幾年中,其他太空初創(chuàng)公司也公開(kāi)了3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。例如,去年4月,Launcher公司首次展示了其E-2發(fā)動(dòng)機(jī)的全部推力--該發(fā)動(dòng)機(jī)擁有一個(gè)完全3D打印的腔體;RocketLab公司也被稱(chēng)為使用3D打印的發(fā)動(dòng)機(jī),而火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造商UrsaMajor公司只專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)3D打印的火箭推進(jìn)系統(tǒng),總部位于英國(guó)的初創(chuàng)公司Orbex甚至委托AMCM公司建造一臺(tái)大批量的3D打印機(jī),用于整體制造其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。有這么多公司轉(zhuǎn)向3D打印火箭推進(jìn)系統(tǒng),美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)和歐洲航天局(ESA)等航天機(jī)構(gòu)也在通過(guò)增材制造推進(jìn)自己的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),看來(lái)未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)很?chē)?yán)峻。
然而,Agnikul確信,它可以為其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供快速的周轉(zhuǎn),因?yàn)樗袞|西都是一次性3D打印成形的。這家在印度理工學(xué)院馬德拉斯分校(IIT Madras)研究園孵化的初創(chuàng)公司,由于其一體式3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī),已經(jīng)達(dá)到了令人矚目的目標(biāo)。自2019年以來(lái),該公司表示,它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)制作過(guò)程的"自動(dòng)化",其制作過(guò)程中涉及到的組件為零,并且已經(jīng)在2021年測(cè)試了其3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)。
△AgnikulCosmos的3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)利。圖片由AgnikulCosmos提供。
Agnikul指出,通過(guò)使用激光粉末床融合和高級(jí)航空材料,如銅及其合金、英科耐爾、蒙乃爾和鈦,發(fā)動(dòng)機(jī)的所有部件都可以在建造過(guò)程中集成。
由于沒(méi)有螺栓、螺釘或焊接,與推力等級(jí)相似的發(fā)動(dòng)機(jī)相比,該發(fā)動(dòng)機(jī)非常輕(5至6公斤),后者的重量可高達(dá)25公斤。因此,通過(guò)利用3D打印,Agnikul認(rèn)為這將有助于減少空間飛行器的質(zhì)量、發(fā)射工具的成本,甚至是任務(wù)的成本。此外,與傳統(tǒng)的多部件組裝發(fā)動(dòng)機(jī)相比,將發(fā)動(dòng)機(jī)制造成單件有助于更容易識(shí)別錯(cuò)誤。因此,資格認(rèn)證更容易和更快,初創(chuàng)公司在其專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)部分描述了這一點(diǎn)。
正如幾乎每一個(gè)利用增材制造的行業(yè)所發(fā)生的那樣,批量生產(chǎn)變得更快,組裝一個(gè)多組件零件所需的時(shí)間也減少了。此外,Agnikul表示,隨著加工工作和人工干預(yù)的減少,他們?cè)O(shè)法將制造過(guò)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間加快到三天,并在一周內(nèi)完成發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行資格認(rèn)證。這種更快的發(fā)動(dòng)機(jī)制造周轉(zhuǎn)時(shí)間可以使裝配過(guò)程更快,并最終有助于提高發(fā)射頻率。
在評(píng)論這一最新成就時(shí),Agnikul聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Srinath Ravichandran在社交媒體上表示:"當(dāng)我們開(kāi)始設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的旅程時(shí),我們不知道3D打印可以幫助我們到什么程度。現(xiàn)在,在多次成功發(fā)射后,3D打印似乎簡(jiǎn)直是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造的最佳選擇。令人難以置信的是,我們有一個(gè)團(tuán)隊(duì),他們?cè)趦?nèi)部從零開(kāi)始發(fā)展這個(gè)原始設(shè)計(jì),模擬它的每一個(gè)方面,讓它的制造將金屬燒結(jié)推向極限,并最終多次測(cè)試。"
Agnikul期待著在2022年底前測(cè)試發(fā)射其Agniban火箭,該火箭將在明年某個(gè)時(shí)候?yàn)榭蛻魯y帶約100公斤的有效載荷進(jìn)入700公里高的軌道。同時(shí),這家初創(chuàng)公司與3D打印技術(shù)公司EOS印度公司合作,以擴(kuò)大其3D打印火箭和子系統(tǒng)的潛力,并開(kāi)設(shè)了一個(gè)新的設(shè)施,即火箭工廠-1,以3D打印其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)模,并已在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了EOS的3D打印機(jī),使其能夠在內(nèi)部創(chuàng)建所需的硬件。
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