3D打印喷射结构或助力空天飞机进入太空

说到商业化的太空旅行，你八成会想到传奇企业家伊隆·马斯克的SpaceX公司。不过更早进入这一领域的则是英国的Reaction Engines公司，他们从1989年起就开始了相关技术的研发，最终目标是打造出一款名为SABRE的吸气式火箭发动机。这发动机可以使航天器达到五倍的音速，无需脱离火箭就可突破轨道。Reaction Engines公司与SpaceX相同，也在借助先进的金属3D打印技术制造他们的实验火箭。

SABRE发动机是Reaction Engines公司同步开发的单级入轨云霄塔（Skylon）空天飞机的关键。根据设计，云霄塔将可以从传统的机场跑道自行发射进入地球轨道，而其搭载的SABRE发动机可以通过从大气中吸入氧气将飞机的速度推升至5.4马赫（超过6000公里/小时），然后切换至氢燃料并使用内置的液氧。为能够在极端的大气条件下工作，发动机需要能够在不到百分之一秒的时间里将吸入发动机的空气流从超过1000℃降低到零下150℃。现在它不但做到了这一点，而且只增加了一点额外的重量。

3D打印的冷却液喷射系统

为了做到这一点，SABRE发动机需要一个能够将精确混合的水&甲醇混合物通过特定点喷射到空气通路上的推进剂喷射器系统。这会迫使水蒸发并将快速冷却空气。但是之前的技术根本无法制造出一个既小又轻，而且具有特定几何形状的喷射器系统。另外，为了使空天飞机获得足以突破轨道的速度，发动机及其它零部件的重量需要尽可能地减轻。现在，有了先进的3D打印技术，制造团队就能够制造出满足设计要求的部件了。

SABRE发动机设计

Reaction Engines目前正在测试，并成功点火了SABRE的一个缩小版的发动机STOIC。今年春天在初期试验阶段，他们就已经成功地点火了15次。据中国3D打印专业媒体平台南极熊了解，这个用于测试的发动机上安装有3D打印的喷射器喷嘴原型。目前开发团队正把通过这些成功测试收集到的数据用于验证其内部的计算模型，并进一步改进了设计。该公司对其STOIC引擎测试得益于是在Airborne Engineering公司的帮助，后者是位于韦斯科特创业园的前英国皇家空军（RAF）Westcott站。 RAF Westcott以及后来的RPE Westcott的主要任务就测试和开发推进系统和火箭发动机。

下面发动机成功点火的简短视频：

STOIC是我们达成最终目的的关键。我们使用它来测试未来SABRE发动起在使用时其先进的喷嘴所能表现出来的空气动力学和性能。尽管个头比SABRE小得多，这款发动机仍是最近三十多年里在Westcott测试的体积最大的双推进剂发动机，看到Westcott正在复苏为英国的火箭推进器研究和开发中心是令人振奋的。在接下来的几个月里，我们将会让发动机运转更长时间，以探索SABRE在飞行中吸气模式和火箭模式之间的转换 — 这是帮助云霄塔空天飞机进入太空的一个重要且具有挑战性的部分。”Reaction Engines公司先进喷嘴计划项目负责人Helen Webber.博士称。

via 3dprint

虽然SpaceX公司的几次实验以失败而告终，不过我相信终有一天人类能够借助3D打印等先进技术来实现太空旅行

看好3D打印在航天的应用，支持马斯克！