NordSpace获33.5万加元资助,联合德国机构开发大型多材料3D打印火箭发动机
加拿大航空航天公司NordSpace已从加拿大国家研究理事会工业研究援助计划(NRC IRAP)获得了咨询支持和高达335,000加元的资金,用于一项支持中型运载火箭发动机开发的研发项目。
该项目旨在推进大型、多材料金属增材制造能力,以用于生产大规模再生冷却发动机。
为开展此项开发,NordSpace已与包括德国弗劳恩霍夫激光技术研究所(ILT)和SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH在内的德国机构建立了合作关系。
弗劳恩霍夫ILT将贡献其EHLA高速激光沉积技术,而SWMS则提供其CAESA软件,该软件通过人工智能驱动的规划来优化增材制造路径。
在该计划下开发的发动机设计将作为鉴定活动的一部分进行热试车,并为商业化规模生产做好准备。
项目范围限于制造和发动机层面的开发,而非整箭集成。
这种制造重点反映了公司内部已经在进行的工作。在今年早些时候,在加拿大航天局(CSA)资助的另一项先进制造项目之后,NordSpace在安大略创新中心(OCI)的支持下启动了其航空航天先进制造实验室。
此后,该实验室被用于通过人工智能辅助设计方法和内部测试,加速该公司3D打印Hadfield发动机的开发。

这些发动机开发工作与NordSpace更广泛的运载火箭路线图并行。该公司正在开发Tundra和Tundra+轻型运载火箭,旨在将500公斤和1100公斤有效载荷送入近地轨道。
这两个平台都计划朝着规划的Titan中型运载火箭拓展,该火箭目标是在2030年代初期将超过5000公斤的有效载荷送入轨道。
正是在这个规模节点上,制造方面的考量开始主导推进计划。随着运载火箭进入中型运力级别,推进计划越来越多地受到制造和鉴定能力的限制,而非发动机设计本身的成熟度。
更大的再生冷却发动机增加了内部通道的密度和检测的复杂性,从而提高了工艺敏感度并延长了鉴定时间,即使基本的发动机概念保持不变。
NordSpace项目通过专注于大型、多材料发动机部件的构建速率、几何控制和工艺规划,来应对这些生产和鉴定限制。
在其他方面,液体推进技术的发展表明,在开发周期早期就开始考虑制造问题。总部位于迪拜的工程公司LEAP 71展示了这种转变,他们对3D打印的甲烷-液氧发动机进行了热试车,该发动机直接从一个计算模型生成,该模型将生产约束与性能要求结合在一起。

通过模糊设计和制造之间的界限,这项工作说明了增材制造如何在规模化放大这些挑战之前,被用于管理几何和热复杂性。
在开发的后期阶段,类似的约束在历史上往往会在规模放大和测试过程中重新出现。2022年,美国发射公司Launcher推进了其E-2液体火箭发动机计划,使用在定制的大型增材制造系统上生产的单体铜合金燃烧室。
当时的进展是由反复的热试车活动、打印硬件的重复使用以及渐进式的性能提升所塑造的,这突显出随着尺寸和运行压力的增加,制造迭代往往决定了发动机开发的节奏。


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