近日，在航天推进领域取得了一项突破性进展。迪拜的计算工程公司LEAP 71与上海的金属增材制造专家汉邦联合三维科技（HBD）联合宣布，他们成功制造出迄今为止最大的3D打印气尖式火箭发动机。

这款名为XRA-2E5的发动机推力额定高达200千牛，约合20公吨。整个发动机高达1米，设计使用低温甲烷和液氧作为推进剂。其核心制造过程深度融合了先进的计算设计与大规模增材制造技术。

具体而言，LEAP 71运用其专有的计算工程模型Noyron，根据物理原理、工程约束和制造要求，生成了发动机的功能性几何构型。随后，HBD公司采用镍基高温合金Inconel 718，在其大尺寸多激光金属增材制造系统上，将整个零件作为单一整体结构一体化打印出来。

气尖式发动机被誉为太空推进的“圣杯”，它通过一个环形燃烧室和中央尖锥取代了传统的钟形喷嘴。这种设计旨在从海平面到真空的广泛大气条件下保持高效率，尤其适用于可重复使用运载火箭的上面级。

然而，其极度复杂的几何形状，包括浅悬垂和错综复杂的内部流道，给设计与制造带来了巨大挑战。LEAP 71首席执行官Josefine Lissner指出，正是计算工程与先进增材制造的结合，为攻克这些难题提供了可能。

此次合作的成果并非一蹴而就。XRA-2E5是基于过去15个月内已完成热火测试的两个早期气尖发动机设计迭代而来。为了生产这个庞然大物，HBD在其HBD 800系统上进行了长达289小时的连续打印。

该系统配备了10台激光器，构建体积达830 x 830 x 1250毫米。面对气尖构型对粉末床熔融工艺提出的严苛要求，HBD市场总监Kevin Chen表示，首次构建即成功，证明了其大尺寸增材制造平台具备处理此类极限复杂零件的稳定性和精度。

在技术细节上，该发动机采用了再生冷却设计来管理极端热负荷：低温甲烷用于冷却外部燃烧室，而液氧则在中央尖锥内部循环流动。

该项目是LEAP 71与Aspire Space公司为开发完全可重复使用的Oryx航天器推进系统所做工作的一部分。它清晰地展示了计算模型驱动的设计与大规模金属增材制造能力深度协同，在制造诸如气尖发动机这类颠覆性创新构型上的强大潜力。