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近日,汉邦激光与前沿计算工程公司LEAP 71合作,依托汉邦激光大尺寸金属3D打印设备HBD E800,成功制造出了由LEAP 71设计的一款全球技术最复杂的空间推进系统——3D打印气动塞式火箭发动机(型号XRA-2E5)。此举不仅验证了超大尺寸复杂构件的一体化制造能力,更将气动塞式发动机从设计概念推向工程化实物,为下一代航天发动机的研制提供了全新解决方案。

该发动机为先进的环形塞式推进系统,摒弃了传统火箭发动机的钟形喷管,采用 “由内而外” 的创新架构,集成环形燃烧室与中心塞体结构。与传统采用钟形喷管的火箭发动机不同,气动塞式发动机能够在从海平面到真空的不同环境中保持较高效率,因此对于下一代可重复使用运载系统具有极大的吸引力,也是LEAP 71过去15 个月间完成热试车的两款Noyron设计塞式发动机的升级版本,是目前全球已设计的尺寸领先的3D打印气动塞式火箭发动机。

LEAP 71运用其核心的Noyron计算工程模型,基于第一性原理物理学、工程逻辑及制造约束条件,在无需人工干预的情况下自主生成最优拓扑结构;汉邦激光的HBD E800设备则凭借顶尖的金属增材制造技术,将这一精密数字模型完美转化为实体部件。
如何攻克气动塞式发动机 “制造不可能” 的三大核心能力?
气动塞式发动机被视作航天推进技术的 “圣杯”,其基于物理原理驱动的复杂几何结构,包括浅角度悬垂结构以及复杂的内部流道,长期以来使得设计、制造和运行都极具挑战性。而汉邦激光的HBD E800系统凭借三大核心能力,完美承载了LEAP 71的前沿设计,实现该发动机一次打印即成功。
米级超大成形 + 高性能稳定成形
HBD E800的超大成形缸体轻松容纳米级气动塞式发动机构件。该设备在打印航空航天类高性能金属材料时,展现了极高的工艺稳定性,确保了整个庞大构件从底部到顶部性能均匀,满足火箭发动机部件对结构可靠性的严苛要求。
无支撑打印:颠覆复杂内腔制造范式
此次合作最核心的技术突破,是实现了气动塞式发动机整体结构的无支撑打印。该发动机搭载再生冷却系统,内部包含为应对燃烧气体高热负荷设计的极其复杂的螺旋/网状冷却流道,其中外部燃烧室由低温甲烷燃料冷却、中央塞体由液氧冷却,传统3D打印方案针对此类结构需布置大量内部支撑,不仅会造成材料严重浪费,更会引发支撑难以去除、流道内表面质量差、冷却效率受损等致命问题。
带来的价值观
减材提效
省去了巨量的支撑材料消耗和后续繁琐的支撑去除工序,大幅降低制造成本与时间。
质量保障
保证了冷却流道内壁的光洁与通畅,避免了支撑残留导致的潜在风险,直接提升了发动机的冷却效率和可靠性。
设计解放
使设计师能够完全专注于流体力学和热力学效能的最大化,无需为结构 “可制造性” 过度妥协,真正实现 “设计引领制造”。
一体化制造,重构部件可靠性
消除连接弱点
告别了传统多部件拼焊带来的焊缝与潜在泄漏点。
提升性能上限
提升性能上限:使发动机结构更紧凑,推重比潜力更高,为200kN级液氧/甲烷发动机的可重复使用目标奠定了制造基础。
此次成功打印证明,前沿的设计思想需要顶级的制造能力来承载。汉邦激光的大尺寸金属增材制造解决方案,正成为将航天领域创新设计快速转化为高性能实物的关键桥梁。未来,汉邦激光将持续深耕大尺寸金属增材制造技术,与全球优秀的创新者同行,共同推动航天动力技术的边界,以精密制造,打印未来航天。

