НАСА запускает ракету, полностью созданную из деталей, напечатанных на 3D-принтере

Роб Шпигель | 15 мая 2023 г.

НАСА продолжает разработку космических деталей, напечатанных на 3D-принтере, с помощью ракеты, построенной с использованием нового медного сплава. Недавно выпущенный Terran 1 был полностью создан из деталей, напечатанных на 3D-принтере. Ракета имеет высоту 100 футов и ширину 7,5 футов. НАСА работает с технологией 3D-печати, чтобы снизить затраты и уменьшить вес транспортных средств. Terran 1 включает в себя девять двигателей, изготовленных аддитивным способом из медного сплава, которые могут выдерживать температуры, достигающие 6000 градусов по Фаренгейту.

Камера сгорания, изготовленная с применением аддитивных технологий, показана в середине процесса.

Ракета была создана в Исследовательском центре Гленна НАСА в Кливленде в рамках инициативы, которая на самом деле называется Game Change Development (GCD). Программа была запущена с целью разработки космических технологий для будущих космических миссий и решения важных национальных потребностей. GCD сотрудничает с группами исследований и разработок над многообещающими идеями посредством аналитического моделирования, испытаний и демонстрации полезных нагрузок и экспериментов в космических полетах.

Чтобы улучшить характеристики при высоких температурах, компания GCD разработала материал из сплавов на основе меди, известный как Glenn Research Copper или GRCop. Материал был разработан для камер сгорания высокопроизводительных ракетных двигателей. Сплав представляет собой комбинацию меди, хрома и ниобия. GRCop был разработан для обеспечения высокой прочности, высокой теплопроводности и высокого сопротивления ползучести, что позволяет выдерживать большие нагрузки и деформации при высоких температурах. GRCop также обеспечивает хорошую малоцикловую усталость, что предотвращает разрушение материала при температуре выше 900 градусов по Фаренгейту. Это на 40% выше, чем у традиционных медных сплавов.

Инженеры по материалам НАСА Дэйв Эллис и Крис Протц осматривают первую камеру сгорания GRCop, изготовленную с использованием добавок.

Дэвид Эллис разработал семейство сплавов GRCop, будучи аспирантом при поддержке НАСА в эпоху космических шаттлов. На протяжении всей своей карьеры он продолжал работать над сплавами и их применением, уделяя особое внимание долговечности материала. «В то время гильзы камеры сгорания главного двигателя космического корабля шаттла обычно заменялись после одного-пяти полетов», — пояснил Эллис в своем заявлении. «Наше исследование смогло показать, что GRCop-84 легко выполнит задачу: 100 полетов между техническим обслуживанием и 500 полетов по ресурсу двигателя».

Команда Эллиса работала над множеством проектов и программ, в том числе над технологией быстрого анализа и производства движущих сил НАСА (RAMPT), используя различные версии сплавов GRCop. Самая последняя версия, названная GRCop-42, использует методы аддитивного производства для создания цельных и многокомпонентных камер сгорания и узлов камеры сгорания для ракетных двигателей. Результатом стали компоненты камеры тяги с улучшенными характеристиками, уменьшенным весом и меньшими затратами.

Дополнительная информация о текстовых форматах