重磅！全球首例3D打印柵極離子推進(jìn)器源點(diǎn)火成功

2017年12月4日晚，由華曙高科與北京理工大學(xué)宇航學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室合作研發(fā)的3D打印柵極離子推進(jìn)器（Ion Thruster）源點(diǎn)火測試成功！此次測試推力源器宏觀參數(shù)穩(wěn)定，束流分布均勻，驗(yàn)證了3D打印離子推力器核心部件的可行性，首次實(shí)現(xiàn)了3D打印柵極應(yīng)用于離子推進(jìn)器源并成功點(diǎn)火和穩(wěn)定工作，堪稱國內(nèi)3D打印交叉電推進(jìn)領(lǐng)域的重大里程碑事件，也標(biāo)志著中國3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用邁上了一個(gè)新高度。

▲ 3D打印鈦合金離子推進(jìn)器柵極（單層）

離子推進(jìn)系統(tǒng)在空間飛行時(shí)，一般都采用連續(xù)推進(jìn)方式，一次工作幾百上千小時(shí)。為了縮短到探測目標(biāo)的飛行時(shí)間和節(jié)省推進(jìn)劑，大多采用離子推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)與其它行星引力輔助作用相結(jié)合的軌道轉(zhuǎn)移方式。大功率電推進(jìn)可應(yīng)用于通信衛(wèi)星、深空探測任務(wù)、在軌服務(wù)飛行器等，小功率電推進(jìn)可用于商業(yè)小衛(wèi)星變軌、衛(wèi)星星座編隊(duì)飛行等，具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

離子推力器的主要突出優(yōu)點(diǎn)為：高效率、高比沖、長壽命。每個(gè)離子推進(jìn)器一般有兩到三層?xùn)艠O，其主要作用是加速帶電粒子，使推進(jìn)器獲得動(dòng)能，但傳統(tǒng)離子推進(jìn)器的柵極通過光催化腐蝕法加工，存在工藝流程復(fù)雜，加工周期長、材料利用率低、環(huán)境污染大等問題。

▲ 全球首例3D打印柵極離子推進(jìn)器源點(diǎn)火測試成功

2016年5月，北京理工大學(xué)宇航學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室與華曙高科合作，采用全球首款開源可定制金屬3D打印設(shè)備FS271M，經(jīng)過工藝摸索和多次試制，成功打印了工業(yè)級(jí)高精度鈦合金離子推進(jìn)器篩網(wǎng)，將加工時(shí)間從傳統(tǒng)腐蝕法的20小時(shí)縮短至2小時(shí)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可控性強(qiáng)，材料利用率高，也更加環(huán)保。

通過測試3D打印Ti64篩網(wǎng)局部微觀結(jié)構(gòu)可發(fā)現(xiàn)，無論是篩網(wǎng)邊緣還是網(wǎng)孔連接處，組織都非常致密、均勻，打印精度符合設(shè)計(jì)精度要求，這為離子推進(jìn)器發(fā)動(dòng)機(jī)源的成功點(diǎn)火和穩(wěn)定工作提供了保證。

▲ 3D打印Ti64篩網(wǎng)局部微觀結(jié)構(gòu)照片

未來北京理工大學(xué)宇航學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室與華曙將進(jìn)一步深度合作，瞄準(zhǔn)航天產(chǎn)品應(yīng)用要求，進(jìn)一步提高3D打印離子發(fā)動(dòng)機(jī)性能，最終實(shí)現(xiàn)3D打印離子發(fā)動(dòng)機(jī)的空間應(yīng)用。

來源：華曙高科
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