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Rocket Lab第1000台3D打印卢瑟福发动机下线:增材制造改写火箭生产纪录

美国太空系统公司Rocket Lab在其位于加利福尼亚州长滩的工厂完成了第1000台卢瑟福发动机的生产,这一里程碑标志着增材制造作为轨道航天领域可行工业过程的成熟。在太空推进领域,这一数字标志着工业化增材制造真正发挥作用时的样貌。

卢瑟福发动机是世界上首款采用3D打印、电动泵输送燃料的轨道级火箭发动机,其产量现已使其跻身地球上制造数量最多的火箭发动机之列,标志着航空航天增材制造领域的新门槛。





“第1000台卢瑟福发动机已下线。全球首款3D打印、电池驱动的火箭发动机如今已成为地球上量产最多的火箭发动机之一,”该公司在领英上表示。

一款发动机,从一开始就与众不同

卢瑟福发动机的研发始于2013年,并于2018年1月随电子号小型运载火箭完成首次轨道发射。其设计在多个关键方面打破了行业惯例。电子号火箭第一级使用九台海平面优化的卢瑟福发动机,每台产生24千牛(5500磅力)的推力,第二级使用一台真空优化型发动机。该发动机仅重35千克,使用由锂聚合物电池供电的无刷直流电动机驱动推进剂泵——这种配置用更简单、更轻的电动传动系统取代了传统火箭发动机中使用的燃气涡轮系统。这种架构正是依靠增材制造才在结构和经济上变得可行。通过增材制造实现的重复性,其几何形状和性能可受到严格控制。

卢瑟福发动机的生产可扩展性直接依赖其3D打印架构。其主要部件——燃烧室、喷注器、泵和主推进剂阀门——全部采用增材制造方式生产,可在24小时内打印完成,仅为传统机加工和铸造所需时间的一小部分。自2017年起,这些部件通过电子束熔融技术生产,整台发动机可在约24小时内制造完成。近十年后,在1000台发动机的验证下,这一工艺依然保持稳定。火箭实验室在其加利福尼亚州长滩的工厂中制造这些发动机,该工厂配备了来自EOS、尼康SLM Solutions和雷尼绍等供应商的专用内部金属3D打印设备,并由卡彭特技术公司提供金属粉末。

自项目早期以来,生产速率显著提升,从2017年大约每月一台发动机增长到每年约200台的目标。截至2025年底,卢瑟福发动机已为超过70次成功的电子号发射提供动力,累计超过800台发动机已飞入太空。



正如亚历山大·普鲁塔在火箭实验室领英公告中所指出的:“每个人都在关注谁发射的火箭最多,但真正的竞争优势在于生产。1000台发动机意味着可重复、可靠、可扩展。这正是火箭公司与火箭项目的区别。”生产一台3D打印火箭发动机是一项工程成就,而持续、可靠、高效地生产一千台,则是完全另一层面的制造成就。

全球推进系统打印竞赛

同样的增材制造优先理念延续至火箭实验室的下一代推进计划。阿基米德(Archimedes)发动机专为部分可重复使用的中子号中型运载火箭设计,其3D打印部件包括涡轮泵壳体、推力室、阀门壳体和结构组件。阿基米德是一种富氧分级燃烧循环发动机,采用液氧和甲烷推进剂,每台产生733千牛(165000磅力)的推力,第一级九台发动机集群共同提供1450000磅力。该发动机设计每台至少可重复使用20次。火箭实验室已完成首台阿基米德发动机的总装,并在密西西比州的NASA斯坦尼斯航天中心开始测试活动,后续发动机的3D打印长周期部件已在长滩的发动机开发中心制造完毕并接受检验。

Rocket Lab的里程碑事件恰逢航空航天推进领域的增材制造正从概念验证阶段转向全球量产竞赛。LEAP 71和HBD最近生产了一台200千牛的3D打印气动塞式火箭发动机,命名为XRA-2E5,作为一体式Inconel 718零件在连续289小时的构建中制造,并在上海举行的TCT Asia 2026上展出,展示了在以往被认为不切实际的大尺寸金属增材制造用于航空航天推进的能力。

新进入者正在将同样的逻辑扩展到专用设施。韩国发射公司INNOSPACE于2025年成立了内部3D打印部门,专门将核心火箭发动机部件的生产内部化,成为该国首家获得航空航天级金属增材制造系统ISO/ASTM 52941-20认证的公司,这与Rocket Lab早年间在其长滩工厂推行的垂直整合战略直接呼应。

使Rocket Lab与众不同的并非技术本身,而是其过往记录:1000台发动机、超过70次轨道任务,以及持续近十年稳步增长的生产率。对增材制造行业而言,这一里程碑提供了一个实证:增材制造才是真正的生产线。

05-16 21:13 转载自:voxelmatters,如对内容有疑问,请联系我们:yihanzhong@amedao.com
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