钛替代镍基合金减重44%，Skyrora用自研混合DED打印验证火箭发动机轻量化新路径

英国发射企业Skyrora刚完成了一款3.5kN低地球轨道发动机的热试车。

这台发动机用了一个由欧盟资助的MADE-3D项目开发的钛涂层部件。试车在苏格兰Midlothian的设施里进行，也标志着这家公司在MADE-3D联盟中的工作收官。

MADE-3D联盟由地平线欧洲计划资助，汇集了研究机构和工业合作伙伴，目标是为航天应用开发多材料增材制造工艺。

发动机上那个钛涂层部件，主要为了应对火箭发动机点火时严苛的热环境。Skyrora用自有的Skyprint 2混合定向能量沉积（DED）3D打印机，把钛层沉积到部件上。

和原来的镍基合金相比，钛合金让发动机部件轻了大约44%。

44%，就是这么省出来的。

为了验证可不可靠，他们做了六次实际点火测试。测试前后的X射线检测显示，改进后的部件没有损伤，在发动机运行产生的温度和载荷下，表现符合预期。

它扛住了。

测试也验证了制造工艺本身，Skyrora说这个工艺适用于未来的推进系统。Skyrora的设计与测试工程师乔丹·麦考密克说，把有前景的技术从实验室推到实际运行环境并证明性能，是先进制造领域最大的挑战之一。

MADE-3D探索的工艺路径，和传统制造不太一样。

它允许在单一制造过程中把多种材料组合到一个部件里，工程师可以针对零件不同部分定制强度、重量或热性能。

联盟认为，对运载火箭来说，这可以在提高发动机效率的同时，降低制造复杂性。

Skyrora在整个项目里贡献了火箭推进、增材制造和发动机测试方面的经验。完成热试车，标志着它在MADE-3D里的技术角色收官，也为后续推进系统开发提供了支持。

Skyrora正在开发Skyrora XL，一款用于小型卫星的三级轨道运载火箭。同时也在开发Skylark L亚轨道飞行器，以及自己的增材制造能力。

2025年，Skyrora成为首家拿到英国民航局发射运营商执照的英国运载火箭制造商，获准从苏格兰的SaxaVord航天港进行Skylark L的亚轨道发射。

把金属增材制造用到火箭发动机轻量化上，不止Skyrora一家。

NASA的长寿命增材制造组件项目，也就是LLAMA，在马歇尔航天飞行中心对一款DED打印的铜合金燃烧室和一个铁镍超合金喷管进行了23次热试车，确认这些部件能承受飞行条件下的极端高温。

和Skyrora的试车类似，LLAMA也用了混合DED制造金属发动机硬件，并通过反复点火来验证。不过它的目标，是削减未来月球和火星任务的硬件制造时间和成本。

美国航天公司Launcher也在扩大E-2火箭发动机对金属增材制造的使用。在NASA斯坦尼斯航天中心完成推力室组件热试车里程碑后，它添了一台来自金属增材制造公司Velo3D的Sapphire打印机，能处理钛材料，用来为发动机制造轨道器压力容器。

和Skyrora一样，Launcher的钛合金增材制造也和热试车里程碑直接挂钩，不过它针对的目标是压力容器。

在这些项目里，金属增材制造正在从孤立的演示验证，走向经过点火测试并重新鉴定的发动机硬件。重量和成本，各自为更强大的推进硬件提供了一条不同的实现路径。