首个太空3D打印件诞生

<正>国际空间站上的一台3D打印机2014年11月24日打印出了首个部件。支持者称,这为未来宇航员在飞船和其它星球上打印所需备件迈出了关键一步,有望让人类迎来地外制造的新时代。站上这台打印机由加州太空制造公司设计建造,是NASA和太空制造公司"3D打印"合作项目的一部分,9月份由太空探索公司的"龙"货运飞船送到站上,11月17日由站上宇航员安装到"微重力科学手套箱"内。它打印出的首个部件是一     

美一创企要3D打印整枚火箭

正3D打印(又称增材制造)无疑已成为航空航天业的一项重要技术。越来越多的厂家正在采用这项技术来制造卫星和火箭部件,因为它能造出比用传统工艺更轻或更省钱的部件,甚至能造出采用传统工艺造不出的部件。而有一家初创企业正在把这项技术运用到极致。最近才走出隐身模式的这家企业名为相对论空间公司,位于洛杉矶。它打算利用3D打印来生产整枚火箭,声称这样做的效费比将高于采用传统制造工艺。在该公司只有20多岁的共同创始人和首席执行官埃利斯看来,整箭打印绝对有其道理。他最近接受采访时说,这是3D打印技术     

3D打印技术在航天复合材料制造中的应用

复合材料作为新一代结构材料已大量应用在航天遥感器结构中,如相机支架、承力框、遮光罩等。低成本、高效率的制造技术是进一步推进复合材料应用的重要途径,三维(Three dimension,3D)打印技术的出现为复合材料的低成本快速制造提供了可能,随着技术的发展,复合材料的3D打印技术逐渐成为该技术的一个新兴领域。文章介绍了以纤维增强树脂基复合材料为打印材料的3D打印技术的研究情况,结合航天遥感器用复合材料产品的特点对3D打印技术在航天复合材料产品制造上的应用进行了分析。     

镁合金电子舱体浇注系统设计与快速熔模铸造

为了满足航天器大型复杂薄壁镁合金构件减重与快速制造需求,以某镁合金电子舱体为例开展了熔模铸造工艺研究。通过选区激光烧结(SLS)3D打印技术制备了舱体熔模,设计了3种浇注系统,采用ProCAST软件对舱体的低压铸造过程和铸造缺陷进行了模拟。研究结果表明,3D打印的聚苯乙烯熔模在烧除过程中未导致型壳胀裂问题的出现。低压铸造结合缝隙式浇注系统可满足镁合金熔体的平稳充型和完全补缩,实现了镁合金舱体铸件的快速熔模铸造成形。     

纤维增强复合材料电子束固化工艺

纤维增强复合材料电子束固化工艺采用电子加速器给电子以足够的能量使树脂体系发生交联反应而固化。该工艺不需要热压罐,可在室温下固化。从而降低模具费用,节省能源,减小制品中的热应力,制品综合性能好,是纤维增强复合材料低成本生产的一种新颖方法。电子束固化的基本条件是要有可被电子束固化的树脂体系和电子加速器,该方法已被用来生产大型空间运载器的结构部件。     

3D打印与机械加工喷嘴的雾化特性对比研究

为清楚阐明3D打印技术是否可应用于加工火箭发动机的关键部件——喷嘴,及加工方式会对推进剂的流动雾化产生何种影响,对相同结构的机械加工喷嘴与3D打印喷嘴的喷雾特性进行了冷态试验对比研究。基于背景光成像技术采用高速相机获得瞬态的喷雾图像,以及激光散射技术采用马尔文测量液滴粒径尺寸分布。研究发现:机械加工喷嘴同轴度普遍较差,喷嘴重复性较低,喷雾存在偏斜、分散等喷雾空间分布不均问题;3D打印喷嘴表面粗糙度较高,使得喷嘴流量系数比设计值低3%左右;在喷嘴同轴度较好的前提下,加工方式对雾化锥角及雾化粒径影响较小。     

日本MU顶级发动机研制现状

日本为了配合M—3SⅡ运载火箭的发射,正在研制两种类型的顶级发动机:KM—D和KM—M,设计上采用了几项新的技术:含HMX的HTPB推进剂;加压固化的头部满装填药柱;尾部喉塞式烟火点火器;钛合金15V—3Cr—3Al—3Sn壳体(KM—D)和碳纤维/环氧树脂缠绕壳体(KM—M),以及使用螺旋弹簧装置展开的可延伸出口锥(KM—D),文中对两种发动机的设计特点及研制现状作了介绍。     

用于大功率航天器的3D打印钛水热管设计及试验研究

针对应用于空间核动力及大功率航天器的高温热排散技术,介绍了一种基于3D打印增材制造技术的钛水热管,满足100～300℃温区热量的远距离传输需求。该热管壳体及毛细芯结构通过3D打印技术一体成型,解决了中高温热管在制造方面的诸多难题。文章对热管的传热能力进行了理论分析,分析结果表明热管在180～250℃区间内传热能力最佳,同时搭建了热管启动以及传热能力的试验验证平台,对热管在水平以及逆重力姿态的传热能力进行了试验验证,并与理论分析结果进行了比较。试验结果表明:3D打印技术可成功应用于槽道热管的制造。该钛水热管后续将应用于航天器高温热排散系统的地面演示系统中,用于连接高温两相流体回路冷凝器和碳纤维材料辐射板。     

报告：太空3D打印短期难成气候

美国国家研究委员会（NRC）航空航天工程委员会7月18日发表报告,称眼下正在走红的3D打印技术短期内可能并不会引发一场太空制造革命。这项技术又称增材制造。报告称,增材制造技术的具体效益和潜在应用范围尚未得到确定,其近期能力被明显夸大。不过,虽对这项技术态度谨慎,但报告仍认为3D打印有朝一日确实可能会使航天设备设计发生革命。     

复合固体推进剂增材制造技术研究进展

将具有颠覆性的增材制造技术(3D打印技术)应用于复合固体推进剂领域,相比于传统设计和生产工艺,增材制造技术不受装药芯模限制,可设计生产出药型结构复杂、推力可变的药柱,能够大幅缩短工艺周期,提高生产效率和安全性,并有望实现一体化打印成型。综述了国内外增材制造用复合固体推进剂配方设计及药柱性能、增材制造工艺、增材制造系统方面的研究进展。由于复合固体推进剂药浆的粘性和含能特点,目前大部分研究聚焦在材料挤出成型工艺改进及其相应的复合固体推进剂配方调试、打印药柱的性能提升方面。亟需解决大型复杂药柱配方设计、固化时间长、药柱易变形等一系列问题,以实现复合固体推进剂增材制造工程化应用。     

PET/N100粘合剂体系固化过程FTIR研究(Ⅱ)——TIR的动力学研究

结合3种经典的非等温动力学处理方法对加热原位池/FTIR联用技术获得的PET/N100固化反应的数据(TIR曲线)进行了动力学研究,获得了该固化反应的动力学参数,建立了研究固化反应的TIR法。结果表明,积分法、微分法和等转化率法3种动力学参数处理方法获得同一体系不同试验条件下的动力学参数基本一致,从线性相关系数r比较,积分法优于其它两种方法。PET/N100粘合剂体系的固化反应机理函数符合g(α)=-ln(1-α),为一级反应,TIR法能很好地用于固化反应动力学的研究。     

面向航天器装配测试的机器人系统及应用(上)

<正>一需求背景当前我国已制订了系列发展规划纲要以促进我国航天技术发展及能力提升,其中《中国制造2025》规划提出了"制造"向"智造"转变的目标,航空航天装备是其中的重点领域,机器人、3D打印、物联网技术被确定为重点发展方向。另外,我国中长期科学和技术发展规划纲要中也确定了载人航天与探月工程等16个重大专项,提出加速航天产品制造向智能化方向推进,对我国制造业整体的转型     

增材制造技术在航天制造领域的应用及发展

<正>近年来,随着美国振兴制造业计划和美军技术发展战略的提出,以及太空零重力3D打印机的发射成功,增材制造技术(即3D打印技术)引起各国各领域的高度重视。英国《经济学人报》甚至把增材制造技术提高到推动第三次工业革命的高度。经过近30年的发展,增材制造技术已经从研发转向产业化应用,并正在与信息网络技术深度融合。目前在航空航天、电子、模具、消费品等多行业获得成功应用,其中航空航天领域是其最大的应用领域。航天产品研制生产周期长,且结构精密复杂、多品种、小批量。采用增材制造技术可降     

改设计后的“载人龙”终点线在望

正太空探索技术(SpaceX)公司创始人马斯克5年半之前首次对外展示了该公司配备3D打印发动机、内部空间宽畅时尚、具备触屏控制功能、造型也很优美的"载人龙"飞船设计。而现在,该公司已做了诸多设计调整、将真正载人的首艘飞船即将出厂,     

我国可重复使用液体火箭发动机发展的思考

重复使用是降低航天发射成本的重要途径之一,是液体火箭发动机未来发展的重要方向。本文分析了可重复使用液体发动机的发展趋势,针对可重复使用运载器对发动机功能的需求,探讨了动力系统方案;对比了液氧煤油和液氧甲烷等推进剂组合和不同循环方式,认为几种发动机方案均可满足重复使用运载器的需求;研究了重复使用发动机的关键技术,提出应重点研究可重复使用液体火箭发动机高温组件热结构疲劳寿命评估及延寿技术、运动组件摩擦磨损技术、结构动载荷控制与评估技术、快速检测评估与维修维护技术、健康监控与故障诊断技术、二次或多次起动技术与大范围推力调节技术等。     

载人航天器气液分离技术综述

介绍了载人航天器不同物质间的气液分离技术,主要包括材料吸湿性和皮托管气液分离技术、离心式气液分离技术及毛细作用气液分离技术的原理、设计形式、性能,以及在载人飞船、航天飞机及"国际空间站"上的应用情况。结合中国在该领域内的研究情况,对上述3种气液分离技术进行了比较。其中:材料吸湿性气液分离技术处理量小;离心式气液分离技术要多消耗电能,且产生振动及噪声;毛细作用气液分离技术不产生振动及噪声,有一定的优势。最后,介绍了一种全新概念的气液分离技术,即溶解式气液分离技术。     

美国在轨制造技术发展现状及启示

介绍了美国空间焊接、空间增材制造等技术的发展情况,总结了美国在相关领域的研究热点,包括新型的空间在轨焊接方法、下一代多功能3D打印系统、增材制造实现空间大型结构在轨制造技术等,论述了美国在轨制造技术发展对我国在轨制造技术研究的几点启示。研究结果可为我国在轨制造技术未来研发决策布局提供参考。     

微重力下板式贮箱内液体晃动性能研究

板式贮箱内推进剂管理装置(PMD)以板式结构部件为主,其抑制液体晃动性能应能够满足卫星平台高稳定度和快速机动的需求。针对微重力下板式贮箱内液体晃动性能,建立基于有限体积(VOF)方法的气液两相流流动模型,通过数值模拟计算手段,比较分析研究了微重力环境下有防晃叶片和无防晃叶片的板式PMD晃动性能。计算分析结果表明,有防晃叶片的板式PMD抑制液体晃动性能明显优于无防晃叶片的板式PMD,使液面快速趋于稳定。同时,将计算分析结果与液体晃动微重力试验结果进行了分析比较,微重力试验结果与计算分析结果非常相近。研究结果表明,有防晃叶片的板式PMD具有更好的抑制液体晃动功能,能够显著地抑制贮箱内推进剂晃动,以满足卫星平台的高稳定度和快速机动的需求。     

NASA对3D打印的火箭发动机燃烧室进行点火试验

正NASA官网报道,NASA正在"低成本上面级发动机"项目下推动增材制造技术的发展,利用增材制造技术大幅降低火箭发动机制造的周期和成本。近期,NASA在马歇尔航天飞行中心成功对3D打印的火箭发动机燃烧室进行了一系列点火试验。上述燃烧室是由铜合金内壁和镍合金外壁两部分组成。此前,马歇尔航天飞行中心已经利用选择     

火箭冲压组合发动机部件缩尺关系理论初探

为了使小尺度火箭冲压组合发动机的试验结果支撑中大尺度发动机的研制,从火箭冲压组合发动机各个部件的工作原理出发,理论分析了火箭冲压组合发动机部件缩尺关系,构建了小尺度发动机部件与中大尺度发动机部件之间的缩尺关系。研究表明:液态碳氢燃料火箭冲压组合发动机缩尺关系区别于氢燃料超燃冲压发动机的"压力-长度"缩尺关系;发动机各部件的缩尺关系差异明显;进排气系统可采用几何缩尺关系;隔离段、燃料喷注器、火焰稳定装置遵循不同的缩尺关系;燃料穿透深度与发动机尺寸呈线性关系,而蒸发和雾化与发动机尺度无关;火箭推力室缩尺可按照缩尺因子改变火箭推力室的数量实现。