美國(guó)火箭工藝公司獲得火箭推進(jìn)劑3D打印技術(shù)專利

位于美國(guó)佛羅里達(dá)州的火箭工藝公司（Rocket Crafters，RCI）近日宣布，其開發(fā)的火箭推進(jìn)劑3D打印技術(shù)又獲得一項(xiàng)專利，內(nèi)容主要包括用作火箭推進(jìn)劑的熱塑性材料與高能納米鋁粉混合物制備技術(shù)，以及推進(jìn)劑3D打印技術(shù)。

該專利建立在Rocket Crafters公司今年年初獲得專利(US 9,453,479）的基礎(chǔ)上，為混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制備無瑕疵、高性能的推進(jìn)劑顆粒，這種顆粒材料同時(shí)充當(dāng)火箭的固體推進(jìn)劑和燃燒室的管狀結(jié)構(gòu)，并采用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成型，使混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并避免發(fā)生意外爆炸，而這兩方面是傳統(tǒng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)無法兼顧的。

當(dāng)尺寸縮小到納米級(jí)，純鋁將變得非?；顫姡c大氣接觸會(huì)發(fā)生自燃。此前，尚未有人提出安全的將高能納米鋁粉用作火箭推進(jìn)劑的方法。本專利提出并驗(yàn)證了安全處理這種材料的方法，使其可以混合、3D打印、運(yùn)輸、儲(chǔ)存，以及用作混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑。

在該專利中，每個(gè)推進(jìn)劑顆粒外包覆有熔合層，不同直徑的推進(jìn)劑顆粒緊密排列成中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，這一成型過程由3D打印實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行過程中，氧化劑順著中空管道流入，沿管壁發(fā)生燃燒，推進(jìn)劑顆粒的氣泡狀結(jié)構(gòu)增加了燃燒的表面積，一層推進(jìn)劑燃燒完畢，下層推進(jìn)劑繼續(xù)燃燒，直到氧化劑停止流動(dòng)或推進(jìn)劑顆粒耗盡。為了安全地制造這種結(jié)構(gòu)，RCI公司對(duì)熔融沉積3D打印設(shè)備進(jìn)行了改造，使推進(jìn)劑顆?？梢耘c大氣隔絕。

RCI公司正采用該專利技術(shù)制造的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制全球首枚可批量生產(chǎn)的“無畏”-1（Intrepid-1）運(yùn)載火箭，最近獲得專利批復(fù)的3D打印技術(shù)擴(kuò)大了該公司的專利組合，擁有多種已授權(quán)和待定的應(yīng)用。

來源：北方科技信息研究所
作者： 商飛 李良琦
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