Китайская аэрокосмическая фирма Galactic Energy воспользовалась технологией 3D-печати для создания крупнейшего на сегодняшний день в стране многоразового ракетного двигателя.
50-тонный LOX/керосиновый двигатель Welkin от Galactic Energy оснащен более чем 30 деталями, напечатанными на 3D-принтере Farsoon, включая турбонасос и корпус главного клапана LOX/kerosene. После интеграции этих компонентов, оптимизированных по стоимости и срокам изготовления, фирма приступила к проверке эффективности зажигания, пуска и переходного процесса двигателя с помощью полносистемного тестирования.
Турбонасосный узел, напечатанный на 3D-принтере, который в настоящее время прошел гидравлические испытания Falcontech.
Возможности 3D-печати Falcontech
Компания Falcontech, базирующаяся в городе Уси, является поставщиком производственных услуг при поддержке YinBang, которые охватывают исследования и разработки порошковых материалов, тестирование производительности, перепродажу, обработку с ЧПУ, 3D-печать и изостатическое прессование. На практике фирма делит свой бизнес на три подразделения: Специальные металлические порошоки, специальные технологии производства и 3D-печать, последнее из которых обслуживает аэрокосмическую, медицинскую и литейную клиентуру.
Чтобы удовлетворить этот спрос, Falcontech не только развертывает свою ферму лазерных станков EOS, Renishaw и Concept, но и использует оборудование для 3D-печати SuperAM, которое она расширила в 2020 году за счет 20 систем Farsoon. Поскольку Falcontech уже использовала FS421M, FS301M и FS271M для 3D-печати различных деталей аэрокосмической промышленности, в то время сообщалось, что компания намерена установить еще 30 принтеров Farsoon, доведя их общее количество до 50.
Falcontech может похвастаться потенциалом своего портфолио для разработки консолидированных, легких аэрокосмических конструкций с улучшенными характеристиками благодаря их сложным, оптимизированным по топологии конструкциям. После того, как Galactic Energy воспользовалась услугами компании, похоже, что теперь они смогут разрабатывать двигатель, который может стать критически важным для возможностей запуска в Китае в ближайшие годы.
Мощный двигатель Galactic Energy
По данным Galactic Energy, Welkin является первым в Китае многоразовым ракетным двигателем большой тяги с открытым циклом LOX / керосин. Благодаря инжектору типа "штифт" переменной площади и уникальной геометрии, сочетающей пленочное и регенеративное охлаждение, двигательная установка рассчитана на обеспечение переменной тяги в 40 тонн при соотношении тяговооруженности более 120:1.
Критически важно, что возможности переменной тяги Welkin позволяют ему снижать уровень разгонного блока для мягкой посадки, в то время как функции обнаружения неисправностей и изоляции облегчают дальнейшее повторное использование. Таким образом, утверждается, что двигатель можно повторно использовать до 50 раз, что ставит его в ту же категорию повторного использования, что и ракетный двигатель Merlin, разработанный в SpaceX.
Интересно, что вместо того, чтобы производить 3D-печатные детали Welkin собственными силами, Galactic Energy решила передать их на аутсорсинг Falcontech в 2019 году. Чтобы выполнить этот заказ, последняя в течение четырех месяцев внедрила Farsoon PBF, а также DED и механическую обработку с ЧПУ. Говорят, что обычное изготовление деталей камеры тяги заняло бы около 25 дней, но их 3D-печать заняла всего четыре.
Также стало понятно, что благодаря перепроектированию турбонасоса двигателя Galactic Energy удалось повысить его эффективность на 5%, и после полномасштабного тестирования работа, конструктивный дизайн и координация каждого из узлов Welkin теперь подтверждены, что делает его на шаг ближе к запуску.
Как сообщается, после готовности двигатель будет использоваться для питания "Паллады-1", восьмиметровой ракеты-носителя, которая должна быть способна выводить на орбиту группы спутников. В то время как другая ракета Galactic Energy, Ceres-1, уже развернута, ввод в эксплуатацию ее нового варианта может быть значительным в том смысле, что она обладает высокой степенью многоразовости, что потенциально делает ее ответом Китая американской SpaceX Falcon 9.
Двигатель Welkin от Galactic Energy является лишь последним в ряду новейших аэрокосмических двигательных установок, в которых используются детали, напечатанные на 3D-принтере. В Великобритании полностью напечатанный на 3D-принтере ракетный двигатель Skyrora прошел испытания горячим пламенем еще в июне 2022 года, которые прошли с честью. Другой новый игрок в этой области, Ursa Major, также представила свой двигатель Arroway LOX на метане в прошлом году в качестве альтернативы российским РД-180 и РД-181.
С другой стороны компания Launcher продолжает добиваться прогресса со своим жидкостным ракетным двигателем E2, напечатанным на 3D-принтере, который прошел еще один этап испытаний в апреле 2022 года. Во время испытания в космическом центре Стенниса НАСА система впервые достигла номинальной тяги, давления и соотношения окислитель/топливная смесь и непрерывно работала в течение 40 секунд.