完美的“马赫环”，Launcher对其3D打印火箭发动机E-2引擎开展全力点火测试

导读：虽然火箭发动机的制造难度相当之高，但3D打印有望极大地缓解这方面的硬件工作。2022年4月26日，南极熊获悉，Launcher公司在NASA斯坦尼斯航天中心成功完成了对其3D打印E-2引擎的全力点火测试，这将成为3D打印液体火箭发动机测试的又一个新的里程碑。

尽管距离正式入轨还有很长一段路要走，但这至少意味着 Launcher Light 运载火箭已经向前迈出了一大步。Launcher公司此次的火箭发动机测试首次实现了额定推力、压力和氧化剂/燃料混合配比，据说在40秒的试射后处于"完美状态"。

现在，Launcher公司将把注意力转向在5月的进一步测试中，计划把火箭的燃烧（C*）效率从90%提高到其98%的目标。

发射器的E-2火箭发动机

Launcher公司成立于2017年，愿景是建造出能够将小型卫星送入太空的高效、经济的火箭。该公司在2019年获得150万美元的美国空军合同后，开始开发3D打印部件，以提高其E-2发动机的性能。

E-2是一个封闭式3D打印的高性能液体火箭发动机，将为该公司的"轻型发射器"运载工具提供动力，计划于2024年发射。一旦完成，一台E-2发动机将能够把"轻型发射器 "提升到低地球轨道（LEO），有效载荷为150公斤。

公司创始人兼首席执行官 Max Haot 指出：在次优条件下，3D 打印火箭开展了四次持续 10 秒的点火，但之后仍处于“完美状态”，因而很好地展现了它的可重用潜力。

到目前为止，E-2发动机包含多个3D打印部件，这些部件是用高性能铜合金3D打印的，以便在进入轨道时需要更少的推进剂。E-2发动机由一个单件打印的燃烧室组成，据说是同类产品中最大的部件，高860毫米，还有一个3D打印的发动机喷油器。

Launcher与EOS集团的公司AMCM合作，开发了一个定制的大尺寸3D打印机，用于生产其发动机部件，而其燃烧室则使用AMCM的M4K机器生产。该公司在2020年对E-2发动机喷油器和燃烧室进行了首次全面试射，随后又对其3D打印的液氧（LOX）涡轮泵进行了一系列测试，这台泵是在Velo3D蓝宝石打印机上3D打印完成的。

去年8月，Launcher公司在美国宇航局斯坦尼斯航天中心成功完成了推力室组件的热火测试，几个月后从Velo3D公司购买了第二台能够打印钛金属的蓝宝石3D打印系统，公司将用它开始打印E-2的轨道器压力容器。

最近，Launcher选择了后处理系统制造商Solukon作为其脱粉系统的首选供应商。该公司已经整合了Solukon的SFM-AT1000-S脱粉机，对其3D打印的火箭部件进行后处理，并进一步实现生产过程的自动化。

△美国宇航局斯坦尼斯航天中心测试台上的发射器E-2推力室组件。照片来自Launcher/John Kraus摄影。

实现全部推力

Launcher公司的E-2发动机现在已经达到了另一个测试里程碑。这款发动机在测试期间成功展示了约为 22046 磅-英尺（10公吨左右)的全推力，同时实现了100bar的燃烧压力。该发动机还实现了氧化剂与燃料混合比的最高性能，即在100bar压力下LOX的2.62推进剂混合比。

更重要的是，该公司在没有融化硬件的情况下实现了这一目标。在总共40秒的测试点火时间后，3D打印的铜合金燃烧室仍处于 "完美 "状态，显示了其可重复使用性。

△点火测试

展望未来，Launcher公司将在5月初用相同的燃烧室和喷射器再次测试E-2，尽管这些部件将被轻微地重新加工，以去除所有的薄膜冷却，以便进一步提高性能。该公司的目标是将C*效率从最近一次测试中实现的90%提高到98%，这是其最终目标。

该公司还希望在5月的测试中看到其基于LOX/煤油的发动机的标志性蓝色马赫钻石，它说这将是全球第一。

关于LOX涡轮泵的开发，Launcher成功地测试了该组件在130%额定流量下的增压模式。作为下一步，该公司预计将在2022年第四季度展示闭合循环配置下的涡轮泵的全时三分钟测试。

△发射器的E-2燃烧室咽喉在测试活动后处于"完美 "状态。照片来源：Launcher

最近的火箭测试成就

在

Launcher

公司在开发E-2火箭发动机方面取得重大进展的同时，该领域的其他参与者也在自己的发动机方面取得重大进程。随着太空竞赛的持续升温，火箭实验室、SpaceX、Orbex和RelativitySpace等领域的知名企业都在利用增材制造，而一些新来者也在加入这场竞赛。

仅在过去的几个月里，推进系统制造商Aerojet Rocketdyne已经成功地测试了一个scramjet系统，作为美国高超音速导弹研究项目的一部分。该公司表示，通过3D打印发动机的驱动系统，它可以使用比制造其先前迭代所需的95%的零件来建造该组件。

在其他地方，空间技术3D打印公司X-BowLaunch Systems上个月推出了适用于轨道和亚轨道发射的小型运载火箭阵容，退出了隐身模式，而中国的初创公司SpaceTai宣布了其3D打印火箭明年进行首次亚轨道试飞的计划。