美國火箭燃料藥柱3D打印技術(shù)獲得專利，降低火藥“整形師”危險(xiǎn)

南極熊曾經(jīng)看過【大國工匠】雕刻火藥 為國鑄劍的軍工匠人的一個(gè)視屏，了解到火箭火藥“整形師”是非常危險(xiǎn)的一項(xiàng)工作，這個(gè)過程的本質(zhì)是：固體推進(jìn)劑通常采用澆注固化成型，固化完成后要切去多余部位，消除毛刺，使之達(dá)到設(shè)計(jì)的尺寸要求。稍有不慎就會(huì)點(diǎn)燃火藥。由于火藥化學(xué)性能非常不穩(wěn)定，所以這項(xiàng)工作一般需要靠人手工來完成。

但是據(jù)南極熊了解，火箭工藝公司2017年1月17日宣布，其混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱3D打印技術(shù)獲得美國專利，該技術(shù)可為混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造完美無缺、高性能和更安全的操作性燃料藥柱，僅采用兩個(gè)移動(dòng)部件就能制造安全且低成本的運(yùn)載器。該公司總裁兼首席技術(shù)官羅納德•瓊斯表示，利用3D打印技術(shù)制造火箭燃燒室可使該公司以目前一半的成本發(fā)射小衛(wèi)星入軌。南極熊覺得，如果這項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)得到實(shí)用的話，那么火箭火藥“整形師”這項(xiàng)危險(xiǎn)的工作會(huì)有3d打印機(jī)替代。

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如果3D打印的方式來制造發(fā)射藥柱：

1.3D打印可以做到非常精確

2.無需再人工修整。

3.甚至可以通過對3D打印的噴劑成分調(diào)整來對發(fā)射藥柱的燃燒性能進(jìn)行調(diào)整，

但是也有很多的難題需要克服，比如產(chǎn)生高溫，機(jī)械碰撞產(chǎn)生火花等等，當(dāng)然，這需要很多實(shí)驗(yàn)。

南極熊接下倆為大家將一下火箭固體發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，固體發(fā)動(dòng)機(jī)跟普通發(fā)動(dòng)機(jī)同一而論，說的非常通俗就是，固體發(fā)動(dòng)機(jī)就是發(fā)動(dòng)機(jī)火藥在罐子里一直燃燒，然后往外噴產(chǎn)生推力。

而固體發(fā)動(dòng)機(jī)沒有油門這種概念，只能用不同的炸藥的排布方式對應(yīng)不同的火箭燃燒特性，所以制造火藥柱就成了火箭固體發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)非常重要的工作，這是個(gè)細(xì)活，通常需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)根據(jù)需求把藥加工成不同的形狀，理論上當(dāng)然是可以仿真的，但是鑒于化學(xué)專業(yè)的不穩(wěn)定性，仿真比較就不靠譜，所以現(xiàn)在業(yè)內(nèi)主要是靠藥學(xué)專家（雕刻工人）把整塊藥加工出來，點(diǎn)火試試，再改改，再點(diǎn)火烤，

據(jù)了解，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。

前NASA宇航員、桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室總經(jīng)理，現(xiàn)RCI公司的總裁兼首席執(zhí)行官希德•古鐵雷斯表示，RCI公司持續(xù)創(chuàng)新，該新型專利展現(xiàn)了該公司以更安全、更可靠、成本更低的開展航天活動(dòng)的志向?；旌匣鸺蛉剂吓c氧化劑分離存儲(chǔ)，可降低意外爆炸的可能性，具有更高的安全性，未來將向航班一樣安全。RCI公司的藥柱3D打印技術(shù)將促進(jìn)混合火箭技術(shù)的成熟。

該專利(US 9453479)應(yīng)用先進(jìn)的3D打印技術(shù)制造藥柱，提高了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，同時(shí)可解決數(shù)十年來困擾傳統(tǒng)混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的振動(dòng)源等歷史難題。該專利利用了3D打印技術(shù)精確制造藥柱(管狀結(jié)構(gòu)，可同時(shí)作為火箭固體燃料源和燃燒室)，形成獨(dú)特的內(nèi)部幾何形狀，顯著提高火箭發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中燃燒速率。

瓊斯表示，通過上述3D打印技術(shù)制造的藥柱，將降低抑制震動(dòng)所需要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)提高火箭發(fā)動(dòng)機(jī)加速階段的燃料消耗速率。目前，RCI公司準(zhǔn)備在2019年將其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于軌道發(fā)射。

來源：中國國防科技信息網(wǎng)  南極熊編輯