X-Bow：3D打印固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

2022年3月，南極熊獲悉，太空技術(shù)3D打印公司X-Bow 憑借3D打印固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，在太空增材制造領(lǐng)域脫穎而出。

X-Bow Launch Systems成立于2016年，總部位于新墨西哥州成立于 2016 年，專門開發(fā)3D打印固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，已經(jīng)制造了一系列可在軌道（＞100km)和亞軌道(20～100km)空域發(fā)射的小型運(yùn)載火箭。


△X-Bow 測試固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。照片來自 X-Bow。

X-Bow 已經(jīng)與美國政府簽訂了多項(xiàng)合同，它現(xiàn)在的客戶包括空軍研究實(shí)驗(yàn)室( Air Force Research Lab)、空間部的創(chuàng)新部門（AFWERX）、洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室(Los Alamos National Lab)、桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室( Sandia National Lab,）和國防研究計(jì)劃局(DARPA)。

X-Bow的CEO Jason Hundley 表示：“X-Bow 正在利用多種獨(dú)特的技術(shù)和高效制造模式航空航天領(lǐng)域'添磚加瓦'。正如SpaceX徹底改變了火箭發(fā)射領(lǐng)域一樣，我們突破性的3D打印技術(shù)將會(huì)給固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域帶來全新的變革。我們的使命是通過增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的制造，從而降低生產(chǎn)成本。”

固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（Solid propellant rocket engine）是使用固體推進(jìn)劑的化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，又稱固體推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。固體推進(jìn)劑點(diǎn)燃后在燃燒室中燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，生產(chǎn)高溫高壓的燃燒產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物流經(jīng)噴管，在其中膨脹加速，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，以高速從噴管排出而產(chǎn)生推力。 20 世紀(jì)以來，大多數(shù)火箭都使用易于控制的液體推進(jìn)劑，但隨著人們發(fā)現(xiàn)固體火箭的制造更簡單且可靠性更高后，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)越多越來地運(yùn)用在軍事領(lǐng)域中。

與液體或混合火箭不同的是，固體燃料火箭可以長時(shí)間存放而不會(huì)降解推進(jìn)劑，所以無論何時(shí)使用，它們的可靠性都很高，完全不用擔(dān)心燃料“失效”。固體燃料也有缺點(diǎn)，它們的燃油效率和性能不如液體燃料，所以固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)不常用于中型或大型運(yùn)載火箭而經(jīng)常用作捆綁式助推器以增加有效載荷能力，或用作低地球軌道 (LEO) 的輕型運(yùn)載火箭。


△使用兩個(gè)固體燃料助推器發(fā)射火箭。照片來自美國國家航空航天局。

X-Bow的3D打印固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

自成立以來，X-Bow 一直專注于設(shè)計(jì)和3D打印自己的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。X-Bow表示使用3D打印技術(shù)制造的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比更高效、更經(jīng)濟(jì)，并能提高靈活性、可靠性和響應(yīng)能力。

在過去的六年里，X-Bow不斷擴(kuò)展自己的產(chǎn)品線，包括3D 打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、增材制造的推進(jìn)劑以及為政府或商業(yè)客戶提供的端到端服務(wù)。目前X-Bow已擁有 60 多名員工，包括來自航空航天領(lǐng)域的資深專業(yè)人士。

X-Bow的主要投資者Crosslink Capital的合伙人馬特·比格 (Matt Bigge) 說：“長期以來，航空航天領(lǐng)域一直都依靠傳統(tǒng)制造技術(shù)，缺乏利用 3D 打印、數(shù)字工程技術(shù)和自動(dòng)化等尖端技術(shù)。X-Bow正好可以用這些技術(shù)填補(bǔ)空白，顛覆傳統(tǒng)的制造方式，撼動(dòng)新興的太空經(jīng)濟(jì)，我們對X-Bow經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)充滿信心，并且很高興能夠?yàn)槠涮峁┵Y金支持，我們希望X-Bow徹底改變固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的未來。”


△X-Bow 的小型運(yùn)載火箭。照片來自 X-Bow。

3D打印助力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

除了X-Bow，還有許多公司利用3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)，它們是：
1、中國深藍(lán)航天
2、SpaceX
3、中國航天六院增材制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室隔板加強(qiáng)肋
4、NASA 3D打印銅合金燃燒室高強(qiáng)耐氫合金噴管
5、印度SkyrootAerospace公司全3D打印低溫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
6、德國航天中心3D打印火箭噴油器
7、Bezos 3D打印 BE-4火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
8、歐洲航天局3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室
9、英國航空航天公司3D打印機(jī)快速成型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
10、澳大利亞SPEE3D低成本金屬 3D 打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
11、Rocket Lab
12、Relativity Space


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