天龙二号首飞成功|全球首款3D打印闭式补燃循环液体火箭发动机飞行成功
2023-04-09

随着天龙二号液体运载火箭圆满首飞,天兵科技自主研发的液氧煤油发动机TH-11V飞行全程285s表现完美。该型发动机为全球首款应用3D打印技术的闭式循环补燃发动机,相比传统生产工艺,发动机组数量减少80%,制造周期缩短70%~80%,成本和重量降低40%~50%,发动机推质比达到100以上,在世界同等量级发动机中处于领先水平。

火箭发动机是运载火箭的“心脏”,液体火箭发动机需要大量采用高温合金、不锈钢、钛合金等加工材料,设计结构复杂、工艺流程长,在传统制作时需使用一系列锻造、机械加工(铣槽、车、旋压等)、电镀、钎焊等多种生产技术,该等生产技术具有劳动密集、成本高昂的特点,且生产过程中涉及大量工装、高昂的专有设备及大量专业技术人员。制造过程动辄数月甚至更长时间,存在周期长、成本高、可靠性差、成品率低、重复使用性能差等问题。

 

轻量化、低成本、快速研制的迫切需求使天兵科技在TH-11立项之初,就提出了适应3D打印制造技术和低成本材料体系的富氧补燃液氧煤油发动机参数优化体系,在发动机比冲、推质比、重复使用性、可回收性(多次启动、变推力性能)等性能上取得了亮眼成绩的同时,3D打印涵盖了推力室、预燃室、涡轮泵、阀门以及总装结构件等核心零部组件。其在表面流动、换热、耐高温、抗氧化、抗冲刷、抗振动冲击等关键性能是否适应富氧补燃循环工作环境的挑战下,工程师们经过了大量的仿真预示和试验验证工作,并将其固化成与3D打印技术匹配的设计、工艺和制造体系,有利于质量过程控制与技术传承。

 

发动机3D打印技术的优势

  • 突破传统设计思维与制造的局限性,为设计人员提供更大的设计自由度;

  • 优化零件流道流动性能,为燃料和冷却剂通过多腔道/多流道分配提供新的可能性;

  • 降低零件装配错误风险,提高产品的质量稳定性、一致性;

  • 减少加工步骤,省略中间环节,提高生产效率;

  • 缩短产品研制周期,使产品研制总成本更具竞争力。