SLA 3D-печатный ракетный двигатель с вихревым охлаждением

3D-печать — отличный инструмент для прототипирования и разработки, но свойства материалов могут быть ограничивающим фактором для функциональных деталей. [Сэм Роджерс] и его коллеги из [AX Technologies] тестировали и разрабатывали небольшой ракетный двигатель на жидком топливе и успешно использовали вихревое охлаждение для защиты камеры сгорания, напечатанной на 3D-принтере из смолы. (Видео, встроенное ниже.)

Вихревое охлаждение работает путем впрыска кислорода в камеру сгорания по касательной, прямо внутри сопла двигателя, что создает охлаждающий, закрученный вихревой пограничный слой вдоль стенки камеры. Кислород перемещается в переднюю часть камеры сгорания, где смешивается с топливом и воспламеняется в центре. Это не защищает саму насадку, которая прослужит всего несколько секунд, прежде чем станет непригодной для использования. Однако благодаря модульной конструкции испытательного двигателя для каждого испытания приходилось перепечатывать только небольшую часть сопла. Хотя эту деталь можно изготовить с помощью 3D-принтера по металлу, затраты все равно очень высоки, особенно на этой экспериментальной стадии. Детали из прозрачной смолы также позволяют наблюдать за горением и делать более точные выводы по результатам каждого испытания.

Этот двигатель предназначался для использования в качестве воспламенителя факела для гораздо более крупного ракетного двигателя. Топливо впрыскивается в переднюю часть камеры сгорания, где расположена свеча зажигания, воспламеняющая кислородно-топливную смесь. Поток кислорода и топлива контролируется двумя клапанами с сервоприводом, подключенными к микроконтроллеру, который установлен вместе с двигателем на линейных направляющих. Это позволяет испытательному двигателю свободно двигаться и прижиматься к тензодатчику для измерения тяги. Искра создается до открытия клапанов, чтобы предотвратить задержку зажигания, которая может привести к взрыву двигателя, поэтому соблюдение правильной последовательности клапанов и времени имеет решающее значение. Спустя много итераций и уничтоженных деталей команда [AX Technologies] добилась успешного зажигания с четким сверхзвуковым ромбовидным узором Маха в выхлопе.

Это всего лишь еще один пример 3D-печати и дешевой электроники, позволяющей добиться впечатляющего прогресса при ограниченном бюджете. Другой пример — успехи [Джо Барнарда] в создании модели ракеты, оснащенной твердотопливным двигателем. Компании и организации уже несколько лет используют 3D-печатные компоненты в ракетных двигателях, и мы даже видели версию с открытым исходным кодом.