3D列印火箭發射器關鍵部件? Blue Origin絕對不輸SpaceX!

2021-02-25 3D科學谷


Blue Origin公司是由亞馬遜CEO傑夫-貝索斯（Jeff Bezos）一手創辦的，與高調的SpaceX不同的是，該公司一直在秘密地開發其BE-4火箭發動機。

2016年初，Blue Origin成為首枚連續兩次成功發射和著陸的垂直起降的商用火箭，從而在回收利用火箭方面再次勝出SpaceX公司。




而2017年1月14日SpaceX一掃去年發射塔上火箭爆炸的陰影在加州范登堡空軍基地成功發射了一枚獵鷹9號火箭。就在我們驚嘆於該火箭上所使用的金屬3D列印的時候，Blue Origin緊接著揭示了他們在火箭上所使用的3D列印技術。




這不由得讓人感嘆，科技大佬們的競爭已經從玩汽車升級到玩火箭，從玩火箭到秀火箭技術上面來了。

複雜性

3D列印創造價值

SpaceX公司和Blue Origin都希望能夠回收利用火箭，但他們的火箭卻不同。Blue Origin公司的火箭主要用於亞軌道空間飛行，然後再返回到地面。而SpaceX公司的Falcon 9火箭是為了將貨物運輸到軌道空間或更遠的地方。


具體來說，Blue Origin採用3D列印技術來列印BE-4火箭發動機的殼體、渦輪、噴嘴、轉子。BE-4是以液化天然氣為燃料的新一代火箭發動機。


聖誕節是亞馬遜最繁忙的時間，而隨著聖誕節的結束，創始人傑夫·貝索斯就集中精力忙於自己的火箭事業，據他本周的群發郵件，BE-4除了主泵提供的推力，還通過幾個「升壓」渦輪泵，混合液態氧和天然氣從而提供500000磅的推力。貝索斯還表示，3D列印在發動機的生產中發揮了關鍵作用，更令人大開眼界。而Blue Origin的執行總裁Rob Meyerson也在之前提到他們已經在3D列印技術領域做出重大投資。


傑夫·貝索斯的郵件提到「Blue Origin的Ox Boost Pump增壓泵（OBP）設計利用增材製造技術製造出許多關鍵部件，從單一的3D列印鋁件，到鎳合金液壓渦輪。增材製造方法允許集成複雜的內部流道到設計中，這是難以通過傳統製造技術製造出來的。渦輪噴嘴和轉子也通過3D列印出來，僅僅需要很小的後期加工就可以滿足精度要求。

更重要的是，除了Blue Origin新的格倫New Glenn火箭發射器， BE-4火箭發動機還可以被用在火神火箭發射器上，該火箭發射器是由聯合發射聯盟（ULA）開發的。聯合發射聯盟是由洛克希德-馬丁公司和波音公司合資的，洛克希德-馬丁公司和波音公司目前正在權衡是否使用BE-4還是AR-1。


AR-1是Aerojet Rocketdyne公司開發的，Aerojet Rocketdyne為AR-1發動機開發了一種名為Mondaloy的合金材料。這種合金強度高並且耐高溫，特別適合用於採用富氧分級燃燒循環的液體火箭發動機。與俄制RD-180發動機的內部塗層材料相比，該合金更為經濟可靠。Aerojet Rocketdyne與Dynetics公司合作研究噴注器及發動機其他組件的3D列印增材製造技術。

Blue Origin新一代火箭發動機BE-4核心零部件OBP增壓泵的第二次迭代正在進行測試。Blue Origin剛剛完成單元組件，將進行 BE-4發動機試驗安裝。BE-4繼續亞軌道飛行試驗計劃，BE-4有望結束美國對俄制RD-180發動機的依賴。

結束美國對俄制RD-180發動機的依賴，除了Blue Origin, 阿拉巴馬州Huntsville的Dynetics和加州Sacramento的Aerojet公司正在使用3D列印技術生產發動機主要部件：預燃燒器（pre-burner）。預燃燒器的主要功能是產生熱氣體以啟動火箭發動機的渦輪泵。當然，Blue Origin以及聯合發射聯盟（ULA），也投身於開發此類技術的行列。

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