NASA проводит испытания 3D-печатного турбонасоса для ракетного двигателя

Специалисты NASA успешно провели тестирование 3D-печатных турбонасосов ракетного двигателя для жидкого метана вместо используемого ранее жидкого водорода. Испытания доказали, что высокотехнологичные 3D-печатные устройства способны пропускать через себя 2271 л жидкого метана в минуту. Этого объема вполне хватит для двигателя, развивающего силу тяги 10206 кг. Такие впечатляющие результаты открывают дорогу для космических аппаратов, которые будут отправлены на Марс в будущем. Турбонасос – важная составляющая ракетного двигателя, которая состоит из двух турбин, вращающихся с огромной скоростью и генерирующих более 2000 л.с. (этот показатель в два раза превышает показатель двигателя NASCAR). Кроме того, это одна из самых сложных для производства составляющих ракетного двигателя.

К счастью, была открыта технология селективного лазерного плавления, которая стала ключевой при изготовлении этих турбонасосов. Наверное, не стоит упоминать, что с ее помощью удалось добиться гораздо более эффективного и быстрого результата, чем в случае применения традиционных методов производства?

«С помощью технологии аддитивного производства нам удалось изготовить турбонасос, затратив при этом на 45% меньше деталей, – говорит специалист по силовым установкам Ник Кейс, который возглавляет испытания в Космическом центре Маршалла NASA в Хантсвилле, штат Алабама. – Испытания двух получившихся турбонасосов прошли быстро и успешно».

Что еще удивительнее, во время испытания 3D-печатные турбонасосы были заправлены жидким метаном, который считается идеальным топливом для марсоходов и других космических аппаратов.

Прежде специалисты NASA тестировали 3D-печатный насос с жидким водородом, однако жидкий метан гораздо лучше подходит для жизни на Марсе. Разница между жидким метаном и жидким водородом в том, что жидкий метан необходимо охладить до -159 °C, в то время как водород – до -240 °C.

Разница в 145 градусов подразумевает, что жидкий метан выкипает медленнее и может храниться гораздо дольше, что является большим преимуществом для будущих миссий на Марсе. Более того, метановое ракетное топливо производится из двуокиси углерода, которого в избытке на поверхности Красной планеты.Во время испытания на полную мощность турбины с 3D-печатными турбонасосами генерировали мощность равную 600 л.с., в то время как топливные насосы выполняли более 36000 оборотов в минуту, прокачивая 2271 литров в минуту. Такой мощности вполне хватит для двигателя, развивающего силу тяги 10206 кг. Потом было проведено еще три испытания, и все они показали, что 3D-печатные детали отлично ведут себя в суровых космических условиях.

Следующая задача NASA: проверить, как турбонасос с жидким метаном поведет себя в связке с другими 3D-печатными составляющими двигателя, и сопоставить результаты с испытаниями жидкого водорода.«Проектирование, сборка и тестирование такой сложной 3D-печатной составляющей для ракетного двигателя, как турбонасос имеет огромное значение для нашего проекта по изготовлению двигателя, целиком собранного из 3D-печатных деталей, – говорит Мери Бет Коэлбл, заместитель руководителя отдела двигательных установок Космического центра Маршалла. – Посредством этого турбонасоса и других деталей двигателя, изготовленных методом аддитивного производства, NASA планирует минимизировать риски и расходы, связанные с производством ракетных двигателей».

Ниже можно посмотреть, как специалисты NASA проводят испытания 3D-печатного турбонасоса для жидкого метана:Источник