3D打印助力新一轮太空竞赛！Aerojet Rocketdyne新型3D打印火箭发动机通过NASA...

2021年5月19日，南极熊获悉，美国推进系统制造商Aerojet Rocketdyne宣布，其RL10火箭发动机的升级版已成功通过美国国家航空航天局的点火测试程序。

在试验期间，该公司的新型RL10C-X上面级发动机采用了增材制造的喷油器和燃烧室，在太空模拟中展示了点火过程和长期耐用性。RL10C-X是与美国联合发射联盟（ULA）共同开发的，是为了推动其下一代Vulcan Centaur运载火箭，作为即将到来的探索性太空任务的一部分。

Aerojet Rocketdyne公司首席执行官Eileen P. Drake说："成功完成这个测试系列验证了我们将3D打印技术纳入RL10项目的方法，以降低成本，同时保持发动机的无与伦比的性能。RL10在近六十年来一直是该行业的主力军，RL10C-X将有助于确保该发动机保持这一领导地位。"

△一名AerojetRocketdyne公司的工程师正在准备该公司的RL10C-X火箭发动机，以供测试。照片来自Aerojet Rocketdyne公司

航空喷气式火箭公司和3D打印

除了火箭发动机，Aerojet Rocketdyne公司也是著名的导弹防御和战术系统制造商，为美国客户和国外机构的需求服务。这家公司20多年来一直致力于将3D打印融入其生产过程，以产生可用于航天的部件，在降低产品成本的同时提高设计的复杂性，并取得了很大进展。

早在2017年3月，Aerojet Rocketdyne公司再次承诺使用Sigma实验室的PrintRite3D软件，此后，该软件起到了加快其认证工作流程的作用。该公司还在其AR1火箭发动机中集成了一个3D打印的预燃器，并对其进行了点火测试，此外还在2017年晚些时候完成了关键设计审查（CDR）。

最近，Aerojet Rocketdyne收购了3D Material Technologies（3DMT），此举将3DMT公司的3D打印、数控加工和MIM能力纳入其产品组合。利用其增材制造的专业知识，该公司现在也为RS-25发动机制造关键部件，它最近获得了17.9亿美元的合同，为NASA的'SLS项目'制造18个系统。

RL10C-X的任务测试

Aerojet Rocketdyne公司的RL 10发动机于1959年完成首次测试，多年来已发射了数百颗卫星、探索性航天器和着陆器。在这段时间里，动力系统经历了九次重大升级，鉴于它具有深度节流能力，可降至额定推力的10%，此款发动机依旧被作为美国国家航空航天局大型月球登陆器任务的动力手段。

为了确保推进系统的持续功效，Aerojet Rocketdyne公司已经与ULA和美国空军合作，开发其增强型RL10C-X模型，已达四年之久。最初，这家公司在2017年只是3D打印和测试了小规模的部件，然后成功地将镍基增材制造的再生冷却喷嘴集成到火箭的推力室组件中。

Aerojet Rocketdyne建立了一个可以生产的发动机配置后，在2019年4月进行了一次全面的海平面测试，没有发生任何意外，此后它总共被启动了32次。在它的最新评估中，RL10C-X接受了两次点火高度测试，这些测试是在真空中进行的，以模拟太空中的条件。

事实证明，经过3D打印优化的发动机能够点燃并提供24,000磅的推力，同时经受住多次重启和长时间的运行。RL10C-X现在已经积累了超过5000秒的全引擎点火测试时间，它将被用作ULA的Vulcan Centaur火箭的动力系统，该火箭也在2021年4月被列入NASA的太空运载火箭目录。

Aerojet Rocketdyne公司太空业务部高级副总裁Jim Maser表示："我们在这个项目上取得的突出进展表明，整个RL10C-X发动机系统已经成熟，可以投入使用。它不仅证明了RL10设计的能力和稳定性，而且还证明了这个团队在氢气发动机开发和革新方面有着极为深厚的经验"。

△在美国宇航局马歇尔太空飞行中心对Aerojet Rocketdyne公司的3D打印Bantam火箭发动机进行发射测试。照片来自Aerojet Rocketdyne公司

3D打印的太空竞赛

为了给未来的太空任务提供动力，NASA正越来越多地转向那些使用3D打印技术的私营航空航天公司，以开发具有更强飞行能力的火箭发动机。例如，今年早些时候，3D打印火箭制造商Relativity Space获得了一份价值300万美元的NASA合同，用于发射小型卫星进入太空轨道。

NASA本身也对增材制造的发动机部件进行了研究，在2020年12月完成了23次铜燃烧室和铁镍超合金喷嘴的点火试验。在评估过程中，经过优化的直接能量沉积（DED）打印部件被证明能够承受比传统同类部件更极端的热量。

在其他方面，美国宇航局的科学家们正在与约翰-霍普金斯大学合作，采取一种完全不同的方法，来试验一种太阳能推进的火箭设计。研究人员目前正在探索使用金属3D打印作为优化装置隔热罩手段的可能性。