NASA predstavlja aluminijumsku mlaznicu raketnog motora napravljenu tehnologijom AM

NASA izveštava o testiranju aditivno izrađenih mlaznica raketnih motora od aluminijuma. Pošto su lakše od tradicionalnih mlaznica, očekuje se da će njihov razvoj utreti put misijama u vasionu, jer će moći da nose veće terete.

NASA izveštava o testiranju aditivno izrađenih mlaznica raketnih motora od aluminijuma. Pošto su lakše od tradicionalnih mlaznica, očekuje se da će njihov razvoj utreti put misijama u vasionu, jer će moći da nose veće terete.

Inženjeri iz Nasinog Marshall Space Flight Centra u Hantsvilu u Alabami su pomoću Elementum 3D u Iriju u Koloradu sarađivali kod razvoja zavarljive vrste aluminijuma, koja je toplotno dovoljno otporna za upotrebu u raketnim motorima. U poređenju s drugim metalima aluminijum ima manju gustoću i omogućava izradu visoko tvrdih i lakih komponenti.

Zbog niske tolerancije na ekstremnu vrućinu i sklonosti ka pucanju tokom zavarivanja aluminijum se ne koristi baš često za aditivnu proizvodnju delova raketnih motora. Ali je NASA u okviru projekta Reactive Additive Manufacturing for the Fourth Industrial Revolution (RAMFIRE) obavila istraživanja upravo na tom području. Projekt RAMFIRE, koji je finansiral Nasin direktorat za vasionske tehnologije (STMD), namenjen je napretku lakih, aditivno izrađenih aluminijumskih raketnih mlaznica. Te mlaznice su napravljene s malim unutrašnjim kanalima, koje ih održavaju dovoljno hladne i sprečavaju topljenje.

U pogonu RPM Innovation (RPMI) u Rapid Sitiju u Južnoj Dakoti odvija se proizvodnja mlaznice aerospike s integrisanim kanalima. Postupkom laserskog nanošenja praha (LP-DED) se upotrebom lasera formira bazen otopine i zatim uduvava prah i nanosi materijal sloj po sloj. Nasini inženjeri će mlaznicu upotrebiti kao dokaz pri novim dizajnima komponenti.

Mlaznice RAMFIRE

Kod uobičajenih proizvodnih metoda mlaznica može da bude sastavljena od do hiljadu pojedinačno spojenih delova. Mlaznica RAMFIRE izrađena je kao jedan komad, što znači manje veza i u velikoj meri kraće vreme izrade.

Nasa i Elementum 3D su sarađivali pri razvoju nove verzije aluminijuma nazvane A6061-RAM2. Ta verzija je bila upotrebljena za izradu mlaznice i modifikaciju praha koji se koristi u tehnologiji aditivne proizvodnje lasersko usmerenog nanošenja energije (DED). Kompanija RPM Innovations (RPMI) u Rapid Sitiju u Južnoj Dakoti upotrebila je na novo izumljeni aluminijum i specijalizovani prah za izradu mlaznica RAMFIRE postupkom lasersko usmerenog nanošenja energije.

„Industrijska partnerstva s posebnim proizvođačima pomažu kod traženja odgovarajućih dobavljača, čime aditivna proizvodnja postaje dostupnija za misije NASA i širu komercijalnu i vasionsku industriju“, objasnio je Pal (Paul) Gradl, glavni istraživač RAMFIRE pri NASA Marshall. „Skratili smo proizvodni proces, što nam omogućava da u nekoliko dana izradimo obimne komponente motora“, dodao je.

Nasini inženjeri, Tesa Fedotovski (Tessa Fedotowsky) i Ben Vilijams (Williams), iz Marshall Space Flight Centra u Hantsvilu u Alabami, pregledaju mlaznicu RAMFIRE po uspešnom testiranju vrućim plamenom.

Nasini projekti 'od Lune do Marsa' zahtevaju mogućnost prevoženja većeg tereta do ciljeva u vasioni. Legura bi mogla da bude ključna pri dostizanju tog cilja, jer bi omogućila proizvodnju lakih raketnih komponenti, koje mogu da izdrže velika strukturna opterećenja.

„Masa je od ključnog značaja za Nasine buduće misije u vasionu“, izjavio je Džon Vikers (John Vickers), glavni tehnolog za naprednu proizvodnju STMD. „Projekti kao što je taj će pomagati u razvijanju novih pogonskih sistema, proizvodnje u vasioni i infrastrukture potrebno za Nasine ambiciozne misije na Mesec, Mars i još gde“.

Na početku ovog polugodišta na Marshall's East Test Area dve mlaznice RAMFIRE bile su podvrgnute višestrukim probama s vrućim plamenom, s upotrebom različitih konfiguracija goriva. Te uključuju tekući kiseonik i tekući vodonik, kao i tekući kiseonik i tekući metan. Pri testiranju pri pritiscima koji prevazilaze 825 funti na kvadratni palac (psi), mlaznice su delovale besprekorno, obavile 22 pokretanja i dostigle ukupno vreme delovanja 579 sekundi ili gotovo deset minuta. Taj uspešni test dokazuje sposobnost mlaznica da efikasno deluju u najzahtevnijim okruženjima udaljene vasione.

Demonstracioni rezervoar za izradu vakuumskog omotača, razvijen u Centru za vasionske letove Marshall u Hantsvilu u Alabami, od aluminijumskog materijala 6061-RAM2, uporabljenog u okviru projekta RAMFIRE. Komponenta izrađena za upotrebu s kriogenom tekućinom, djzajnirana sa serijom integrisanih kanala za hlađenje, ima debljinu zida približno 0,06 palca.

„Probna serija znači važnu prekretnicu“, dodaje Gradl. „Pošto smo mlazicu preiskusili u zahtevnoj seriji proba s vrućim plamenom, dokazali smo da može da preživi toplotna i strukturna preopterećenja i preopterećenja pritiskom za motor lunarnog modula za spuštanje“.

Projekt RAMFIRE je dosegao uspeh pri izradi i testiranju mlaznica raketnih motora i pritom upotrebio aluminijumski materijal RAMFIRE i postupak izrade dodataka za stvaranje dodatnih naprednih velikih komponenti za demonstracione namene. Te komponente uključuju mlaznicu aerospike s prečnikom 91,4 cm s kompleksnim integralnim kanalima za tekućinu za hlađenje i rezervoar s vakuumskim omotačem zasnovanim za upotrebu s kriogenom tekućinom.

NASA i njeni industrijski partneri sarađuju pri razmeni podataka i procesa s komercijalnim akterima i akademskim krugovima. Više vazduhoplovnih i vasionskih kompanija trenutno ocenjuje novu leguru i postupak aditivne proizvodnje s laserskim prahom s usmerenim nanošenjem energije. Istražuju načine kako bi mogli da ga upotrebe za izradu komponenti za satelite i druge aplikacije.