航空航天

大熊公司正在开发新的3D打印Arroway火箭发动机,以取代俄罗斯的发射系统

火箭发动机制造商大熊星座美国发射公司推出了一种3D打印的替代方案,可以替代目前无法使用的俄罗斯推进系统。

就像Ursa Major之前的努力一样,它的新型“Arroway”液氧和甲烷级内燃机正在使用3D打印制造,据称这种方式可以缩短交付时间并提高零件整合的效益。江南平台版江南平台版一旦准备就绪,该系统将作为俄罗斯制造的RD-180和RD-181的竞争对手进行营销,由于乌克兰持续战争的紧张局势不断升级,这两种系统不再是美国公司的选择。

“Arroway是美国未来的引擎,”大熊星座创始人兼首席执行官乔·劳伦蒂说。“中型和重型发射能力是美国发射器目前迫切需要的,因为大熊座只专注于推进,我们在提供高性能、可靠和经济实惠的发动机方面处于独特的地位。”

大熊星座的Arroway火箭发动机的渲染图。图片来自大熊座。
大熊星座的Arroway火箭发动机的渲染图。图片来自大熊座。

大熊座的发射机会

总部位于科罗拉多州的大熊星座公司为自己是美国唯一一家专注于火箭推进系统开发的私人投资公司而自豪。多亏了由燃烧器、发动机循环和涡轮机械专家组成的工程团队,该公司迄今为止已经建造和测试了50多台级火箭发动机,并计划在2022年底前交付24台。

到目前为止,大熊星座的5000磅推力“Hadley”是美国制造的第一个进行热火测试的富氧分阶段内燃机,是唯一一个进入初始生产的产品。话虽如此,该公司已经在开发“雷普利”(Ripley),这是一种推力更大的5万磅火箭发动机,能够连续燃烧4分钟以上。

根据大熊星座的说法,它的推进系统可以部署在发射、高超音速飞行和在轨任务中,但随着美国和俄罗斯之间的紧张局势加剧,它们的潜在市场现在可能会进一步增加。

在2月底全面入侵乌克兰之后,美国及其盟友宣布将对俄罗斯实施制裁,俄罗斯在3月初做出了同样的回应。俄罗斯的制裁包括禁止向美国公司出售火箭发动机,预计这可能会产生影响诺斯罗普·格鲁曼公司联合发射联盟该公司的车辆采用NPO Energomas的RD-180和RD-181。

据报道,俄罗斯航天局负责人德米特里·罗戈津当时对俄罗斯24电视频道说:“今天我们决定停止向美国交付NPO Energomash生产的火箭发动机。”“让我提醒你一下,自上世纪90年代中期以来,这种运输在某些地方相当密集。”他补充说:“让他们用别的东西飞吧,他们的扫帚,我不知道是什么。”

大熊座的哈德利推进系统。图片来自大熊座。
大熊座的哈德利推进系统。图片来自大熊座

美国制造的3D打印替代品?

大熊星座对俄罗斯制裁的回应是Arroway火箭发动机,这是一种更强大的火箭发动机,在集群部署时,可以取代俄罗斯制造的RD-180和RD-181。新系统的推力将达到20万磅,其大部分部件都可以3D打印,使其能够在开发过程中快速迭代,并在未来的生产中根据需要进行扩展。

Arroway也建立在与Hadley和Ripley前辈相同的燃料丰富的阶段燃烧架构上。因此,大熊星座表示,其最新的火箭发动机继续受益于同样的“高性能比冲和推重比”,以及“大规模生产的高可靠性和长可重复使用寿命”。

虽然该公司已经接受了Arroway的订单,但预计要到2025年才能发货,初步的高温测试将在2023年进行。大熊星座公司预计,一旦做好部署准备,该系统将能够满足从美国安全和商业卫星发射到为空间站服务甚至“尚未设想的任务”等各种市场的需求。

“发射机构应该考虑他们是否有内部的经验、专业知识、时间、金钱、测试设施和组织毅力来建造自己的发动机,”前公司总裁杰夫·索恩伯格(Jeff Thornburg)说SpaceX公司推进执行和大熊星座主要顾问。“不断发展的航天工业才刚刚开始了解推进系统的开发有多么困难,以及内部硬件合格需要多长时间,这为Arroway服务于该行业提供了一个难以置信的机会。”

“Arroway是这个行业需要的火箭发动机,大熊公司是建造它的合适公司。”

在美国宇航局斯坦尼斯航天中心的试验台上的E-2发射器推力室总成。图片来源:Launcher/John Kraus Photography
发射器的E-2推力室组件在美国宇航局斯坦尼斯航天中心。图片来源:Launcher/John Kraus Photography

火箭3D打印在江南平台版美国江南平台版

大熊公司并不是唯一一家在火箭发动机生产中使用3D打印技术的美国航空航天公司,而且美国已经成为该领域创新的温床。江南平台版江南平台版例如,总部位于加州发射器在发展中不断取得进步3D打印E-2液体火箭发动机,测试它美国宇航局斯坦尼斯太空中心2022年4月。

在金州的其他地方,空气射流Rocketdyne还发展了一种3D打印超燃冲压发动机它被部署在最近的高超音速导弹试验中。据称,使用这项技术,该公司能够将驱动系统的部件数量减少95%,然后用它来驱动能够达到5马赫的飞机——x - 51 a Waverider

与此同时,在大洋彼岸,Orbex已经推出了第一台全尺寸的Prime轨道太空火箭的原型。该弹丸采用3D打印发动机和涡轮泵系统,其发展反映了制造商对英国蓬勃发展的太空领域日益增长的信心,这可能在未来有利于他们的美国合作伙伴。

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特色图像显示了大熊星座的箭头火箭发动机的渲染。图片来自大熊座。

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