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重磅!SpaceX发布全新猛禽3火箭引擎,马斯克官宣大量采用3D打印

这是一则3D打印和航空航天领域的重磅新闻!

全新的SpaceX 猛禽3发动机大量采用3D打印!

猛禽3的核心参数提升

SpaceX推出了全新的猛禽3/Raptor33发动机,与之前的版本相比,其推力、比冲和质量效率都有了显著的提升!

马斯克多次发送推文提及核心:
许多二级流道和增加的许多冷却结构都被内部整合了!
因此,Raptor3发动机以及火焰控制不需要任何隔热板,完全不需要隔热装置的重量和复杂结构。
它更轻,又更大的推力和更高的效力,比起Raptor2发动机来说

我们来看看SpaceX官方给的参数:

Raptor 3 的推力为 280 吨,比冲为 350 秒,发动机质量为 1525 千克。

以及和过去的猛禽1和2的对比:

SpaceX Raptor 3 发动机在未来的迭代中有可能超过 300 吨的推力,这突显了其不断努力提高效率。

经过海外博主Brian Wang的测算:

Raptor 3 比 Raptor 1 轻 36%。
与 Raptor 1 相比,它在海平面的推力高出 51%。
Raptor3 比 Raptor 2 轻 7%。与 Raptor 2 相比,它在海平面的推力高出 21%。埃隆·马斯克表示,Raptor 的推力还可以再增加 8-10%。


猛禽 3 的推力为 275 万牛顿,而猛禽 2 的推力为 226 万牛顿。33台猛禽 3 发动机将为 33 台发动机超重型助推器提供 9075 万牛顿的推力。35台猛禽 3 发动机将为 35 台发动机超重型助推器提供 9630 万牛顿的推力。
如果猛禽3在海平面的推力提升到300吨以上,那么每台发动机的推力将达到295万牛顿。
那么,35台猛禽3发动机将为35台发动机超重型助推器提供约1.0325亿牛顿的推力。
马斯克多次发推官宣Raptor3大量采用3D打印


马斯克一语惊醒梦中人,许多零件(连接件、冷却、管道)是金属3D打印的!

而且直接打印到零件壁上!

网友评论,比起前两代火箭发动机,许多管道、连接件完全消失,猜测都通过3D打印继承在了零件内部。

网友评论,“3D打印会让许多东西成为可能,打造更好的产品。”

“3D打印会像人工智能一样重要”

网友评论道:“增材制造整合了如此多零件,真正将最好的零件就是没有零件的理念践行到了极致!“

马斯克表示赞同:

“确实如此,并不是很多人了解SpaceX拥有世界上最先进的金属3D打印技术”

这引发网友猜测,“SpaceX 自己开发了金属3D打印设备?”

其实,早在去年5月,马斯克就暗示过新一代猛禽发动机将大量减少零件。

所以此次发布的引擎,AM易道猜测,SpaceX早已测试并生产多台。

据记者Evelyn J. Arevalo报道:

SpaceX 的目标是将每台 Raptor 的每吨推力成本控制在 1,000 美元以下,因此,每台 Raptor V3 能够产生的 260 吨推力的成本略高于 250,000 美元。

内行看门道,猛禽3细节图

关于此次猛禽3具体的设计细节和3D打印零件情况SpaceX并没有公开发布,希望如下的高清图片能够让3D打印和火箭专家看出点门道:

极其干净整洁的设计。

大量的链接、管道、冷却结构消失。

三代猛禽整整小了一圈,零件数量大大减少,令人赏心悦目。

细部放大。

细部再放大。

一些非常有趣的链接设计和结构。

马斯克的第一性原理:最好的零件是没有零件!

如果要问,为什么SpaceX能够利用3D打印将猛禽3发动机打造的如此令人心旷神怡。

答案就在下面的视频当中。

马斯克的第一性原理,也是3D打印在航空航天的第一性原理:

最好的零件是没有零件!

SpaceX的3D打印历史


从公开信息可得知,早在Raptor1和2的发动机就包含相当多的3D 打印部件,从而降低了成本并生产出尽可能轻的部件。
“通过 3D 打印,只需传统制造方法成本和时间的一小部分就能制造出坚固耐用、性能卓越的发动机部件。”
马斯克
一些打印部件包括推进剂阀、涡轮泵和许多用于初始发动机开发测试的喷射器关键部件,这提高了设计和评估的速度。
SpaceX 早在2014年开始在航天硬件上使用 3D 打印技术,甚至在 2021 年表示有意收购其增材制造供应商之一 3D 打印公司VELO3D。
2014 年,SpaceX 发射了猎鹰 9 号火箭,九台 Merlin 1D 发动机中的一台装有3D 打印的主氧化阀 (MOV) 阀体。

Merlin 发动机在 Arabsat-6A 卫星发射任务中

据该公司称,这次任务标志着 SpaceX 首次发射 3D 打印部件,该阀门在低温和高振动条件下利用高压液氧成功运行。
到目前为止,SpaceX 已向 VELO3D 订购了 22 台机器,成为该公司迄今为止最大的客户。

在早期Crew Dragon的应用中,借助 3D 打印技术,SpaceX 能够制造出极其强大的 SuperDraco 推进器(1.2 秒内从零加速到 100 英里/小时),这是 Crew Dragon 发射中止系统 (LAS) 的关键组件。

根据3DPrint.com的信息,在星舰和Super Heavy 助推器提供动力的 Raptor发动机的喷射板,使用3D打印制作。

以及如下SpaceX 3D打印的其他组件:

  • 发动机部件:SpaceX 设计和制造的 SuperDraco 自燃推进剂火箭发动机采用 EBM 工艺制造的钛发动机室。此外,立体光刻 (SLA) 用于生产小型高精度部件,例如发动机点火器外壳,SpaceX 依靠选择性激光熔化 (SLM) 制造 Raptor 的涡轮泵外壳。


  • 燃料系统组件:SpaceX 还为其火箭发动机提供 3D 打印燃料系统组件,例如燃料歧管。


  • 隔热罩:为了将宇航员送往国际空间站 (ISS),SpaceX 为载人龙飞船配备了 3D 打印隔热罩,旨在在重返地球大气层期间保护太空舱及其乘员。


  • 阀门和配件: SpaceX 为其火箭和航天器配备了 3D 打印阀门和配件,用于控制推进剂流动和其他流体。


  • 有效载荷整流罩:另一个例子是用于在发射期间保护卫星和其他有效载荷的有效载荷整流罩的 3D 打印组件


  • 栅格翼:猎鹰 9 号和猎鹰重型火箭第一级使用的栅格翼也是采用增材制造的。这些部件有助于引导火箭返回地球。


SpaceX 的星际飞船助推器底部及其所有发动机清晰可见

在过去的几十年里,SpaceX 与多个 3D 打印品牌合作为其火箭制造部件,其中最著名的是EOS、Concept Laser、Velo3D、SLM Solutions、Stratasys和3D Systems。

延伸阅读:端住金饭碗,中美俄都必争的3D打印战场

写在最后

此次SpaceX发布全新发动机,马斯克亲自发推提及3D打印的重要地位,将极大的改变许多人的认知。

美股阴跌了许多年的3D打印概念股票或许将迎来反弹。

未来更多的航空航天企业将大量采用增材制造技术与SpaceX持续竞争。

并且践行“最好的零件是没有零件”的增材设计理念。


    24-08-04 14:48 本文为 AM易道 原创内容,如对内容有疑问,请联系我们:yihanzhong@amedao.com
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