印度對激光粉末床熔合 (LPBF)制造的火箭發(fā)動機(jī)進(jìn)行熱測試

2024年5月，南極熊獲悉，印度空間研究組織（ISRO）成功完成了金屬3D打印液體火箭發(fā)動機(jī)長達(dá)665秒的熱測試，此次測試的發(fā)動機(jī)是來自PSLV（極軌衛(wèi)星發(fā)射車，Polar Satellite Launch Vehicle）第四階段的PS4發(fā)動機(jī)。



PSLV的全稱是極軌衛(wèi)星發(fā)射車（Polar Satellite Launch Vehicle），由印度空間研究組織（ISRO）開發(fā)，是印度的第三代發(fā)射車，也是印度的第一個液體級衛(wèi)星發(fā)射車。PSLV以其可靠性而聞名，能夠?qū)⒍噙_(dá)1,750公斤的有效載荷送入600公里高度的太陽同步極軌道。


△印度空間研究組織的金屬 3D 打印液體火箭發(fā)動機(jī)

PS4 發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)上通過傳統(tǒng)加工和焊接制造，用于 PSLV 的第四階段，能夠在真空條件下提供 7.33 kN 的推力，也是 PSLV 第一級 (PS1) 反應(yīng)控制系統(tǒng) (RCS) 的組成部分。PS4 發(fā)動機(jī)由 ISRO 液體推進(jìn)系統(tǒng)中心 (LPSC) 開發(fā)，采用壓力供給系統(tǒng)，以四氧化二氮作為氧化劑和單甲基肼作為燃料的雙組元推進(jìn)劑組合運(yùn)行。


△PS4 用于 PSLV 的第四級

LPSC 重新設(shè)計了 PS4 發(fā)動機(jī)，通過激光粉末床熔合 (LPBF)，重新設(shè)計：

●將組件數(shù)量從14個獨(dú)立零件減少到1個零件，消除了19個焊接位；
●顯著減少了每臺發(fā)動機(jī)所需的原材料 ，從565公斤鍛件和板材減少到僅13.7公斤的金屬粉末。
●總生產(chǎn)時間縮短了 60%。



△ISRO完成金屬3D打印液體火箭發(fā)動機(jī)熱測試，能夠?qū)⒔M件數(shù)量從14個零件減少到1個零件

在開發(fā)計劃的早期，發(fā)動機(jī)的噴油器頭已成功進(jìn)行了熱測試，此后研究人員便對原型硬件進(jìn)行了全面的流動和熱建模、結(jié)構(gòu)模擬和冷流表征，為熱測試奠定夯實的基礎(chǔ)。隨后，研究人員對集成發(fā)動機(jī)進(jìn)行了四次成功的開發(fā)熱試，總計74秒，驗證了發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)，成功完成了665秒的全面資格測試，所有性能參數(shù)均符合預(yù)期。南極熊獲悉，目前ISRO正在計劃將這款先進(jìn)制造的 PS4 發(fā)動機(jī)納入常規(guī) PSLV 項目中。