3D 打印 Aerospike 发动机在 MIRA II 航天飞机上进行测试

德国航空航天初创公司 POLARIS Spaceplanes 已成功完成其航空动力 MIRA II 验证机的推出和飞行测试。这个五米长的原型由 POLARIS 3D 打印的 AS-1 线性气动火箭发动机提供动力。 MIRA II 将成为创建全尺寸太空飞机 AURORA 的跳板，该飞机将于 2028 年开始飞行。

MIRA II 是在最初的 MIRA 演示机于 2024 年 5 月首次飞行尝试中坠毁后开发的。此后，新系统在跑道上完成了三秒的发动机燃烧，然后在波罗的海上空进行了成功的飞行测试。

无人驾驶演示机使用四台燃气涡轮喷气发动机从佩内明德机场起飞。达到点火点后，MIRA II 完成其 1 kN LOX/煤油 AS-1 气动发动机的三秒燃烧，实现 4 m/s² 的加速度和 900 牛顿的推力。

这是线性气动钉式发动机的首次飞行测试，标志着这家不莱梅初创企业的一个重要里程碑。

3D 打印用于 POLARIS 气溶胶航天飞机

与带有钟形喷嘴的传统火箭发动机不同，Aerospike 发动机使用楔形“尖峰”来塑造废气形状。这种创新设计消除了对固定喷嘴的需求，减轻了重量，提高了效率，并提供不同高度的无缝草案调节。

这些新型发动机在飞行中会产生极端温度，需要大量复杂的冷却管道。这种复杂性促使 POLARIS Spaceplanes 等气动钉开发商在设计和生产中使用增材制造。

去年，该公司从德国增材制造公司 AM Global 收到了两台 3D 打印的 AS-1 发动机。虽然这些最初的发动机用于地面测试，AM Global 还 3D 打印了两台较轻的发动机，用于 MIRA 演示机的飞行测试。

在三秒的飞行燃烧过程中，MIRA II 发动机在降低的燃烧室压力下运行，以实现浓燃油。据报道，这使得 POLARIS 工程师能够收集性能数据，同时使发动机部件承受最小的压力。 MIRA II 机载摄像头检测到液氧罐舱内存在小泄漏，导致检修舱口在发动机运行三秒期间丢失。尽管如此，该公司报告称，演示机安全着陆并成功完成了试飞。

展望未来，POLARIS将继续通过密集的飞行测试项目来测试和验证3D打印气动钉发动机的运行能力。

POLARIS 还将致力于激活 MIRA III 演示器的双胞胎，以创建冗余并提高测试灵活性。随着测试的进展，该公司将逐步增加发动机室压力，以优化燃烧效率和推力。

额外的 MIRA 测试结果将作为 NOVA 下一代太空飞机演示机的基础。据报道，这架测试飞机长七到八米，是全尺寸 AURORA 飞行器之前的最后一步。

3D 打印 Aerospike 发动机

自 20 世纪 50 年代以来，Aerospike 发动机被认为比传统火箭发动机具有明显的优势。近年来，金属增材制造的发展开辟了更有效地制造这些先进推进系统所需的设计自由度。

2017 年，莫纳什大学、Amaero（莫纳什大学的分校）、Next Aero 和 Woodside Energy 联手生产和测试了“Project X”，这是一款 3D 打印的气动钉发动机。该发动机的设计和制造仅用了四个月的时间。

Hasteloy X 是一种高强度镍基高温合金，采用选择性激光熔化 (SLM) 在 EOS M280 金属 3D 打印机上增材制造。据项目负责人 Graham Bell 介绍，3D 打印使团队能够实现独特的设计功能，例如“喷嘴几何形状”和“集成冷却网络”。增材制造使团队能够创建和 3D 打印复杂的设计，这些设计可以在几天内完成测试、调整和重新打印，而不是传统制造方法所需的几个月。

两年后，弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所 IWS 和德累斯顿工业大学航空航天工程研究所 (ILR) 联合开发了使用 3D 打印的气动钉发动机设计。该团队 3D 打印了推力为 500 牛顿的气动钉发动机。然而，在测试过程中，它遇到了冷却系统和燃油喷射问题。

2022 年，工程设计软件专家 Hyperganic 生产出了据说是世界上最大的 3D 打印空气动力发动机。这家慕尼黑公司已经创建了数百种可行的设计，其中一种是在没有支撑结构的 Inconel 718 的 EOS M 400-4 系统上 3D 打印的。然后使用人工智能算法自动重新设计要在更大的 AMCM M 4K 3D 打印机上使用 CuCrZr 进行 3D 打印的部件。

所有新闻均来自 2024年法兰克福证券交易所。

谁是增材制造领域的领导者？立即投票 2024 年 3D 打印行业奖！

订阅 3D打印行业通讯 了解最新的 3D 打印新闻。

您还可以关注我们 叽叽喳喳像我们一样 Facebook 页面并订阅 3D打印行业Youtube 访问更多独家内容的渠道。

该图像显示了未来空气动力动力北极星太空飞机的数字渲染。图片来自 POLARIS 太空飞机。