3D打印液体火箭发动机涡轮泵，Launcher获创纪录的高性能

2022年10月21日，南极熊获悉，在美国太空部队对E-2火箭发动机的最新测试中，由Launcher3D打印的液体火箭发动机涡轮泵，创造了美国有史以来，性能最高的液氧和煤油火箭发动机燃烧室测试记录。

△2022年9月22日，美太空部队对E-2 3D打印火箭发动机涡轮泵的2分钟测试数据

Launcher首席执行官Max Haot表示：“首先要感谢美国太空部队和NASA对我们的大力支持，感谢他们使Launcher最新的高性能记录成为可能。通过实现我们的涡轮泵性能的设计目标，距离我们实现更便宜的太空旅行使命又近了一步。Launcher的合作伙伴还包括Velo3D、EOS和NASA Stennis航天中心，为我们的E-2液体火箭发动机的开发提供支持和技术。”

△2020年，Launcher首次将E-2 3D打印液体火箭发动机放置在测试台上

3D打印铜合金燃烧室
Launcher是第一家使用3D打印铜合金，制造E-2发动机燃烧室的小型发射公司。燃烧室采用工业供应链铜铬锆合金（CuCrZr），并作为单个部件打印，以降低生产成本并最大限度地减少供应链限制，同时，腔室的设计还具有内部再生冷却通道。Launcher和AMCM共同开发了用于生产腔室的AMCM M 4K 3D打印机。E-2的同轴注射器是在Velo3D蓝宝石3D打印机上制造的。

Launcher正式测试该液体火箭的涡轮泵性能，其压力是额定燃烧压力的3倍。一旦发动机和涡轮泵的测试完成，它们将被集成并进入验证阶段。待通过全方位的测试后，该公司计划于2024年进行首次发射。

△Launcher已成功测试由3D打印技术制造的E-2火箭发动机涡轮泵组件

最新的测试进展
Launcher的E-2发动机是一种封闭循环液体火箭发动机，它将在第一级用一台发动机为轻型火箭提供动力，使其进入轨道。E-2涡轮泵测试于2022年9月下旬，在美国宇航局斯坦尼斯航天中心成功进行。据悉，该团队在11次测试过程中已达到或超过了既定目标、如输入和输出压力、效率和振动目标，包括持续时间、气蚀和增压流量。

泵组件使用煤油(RP-1)和液氧(LOX)作为工作流体。在本次测试活动中，涡轮机的动力是高压气态氮。该测试由美国太空部队批准，作为该公司战术资金增加(TACFI)合同的一部分。

△Launcher的3D打印涡轮泵组件

Launcher解释E-2 涡轮泵组件具有以下优点
● 该公司的3D打印技术： 可控制涡轮机、外壳、旋转诱导轮和叶轮的成本和交货时间；
● 高压：在330 bar (4,786 psi) 的液氧和燃料输出压力下，实现了E-2的高压富氧化剂分阶段内燃机循环；
● 轻巧紧凑：单轴涡轮泵包括一个涡轮、两个燃油泵(RP-1)和一个液氧泵(LOX)；
● 流线型涡轮设计：新颖的3D打印流线设计实现了行业领先的72%效率，超过了其它同类火箭发动机涡轮泵60%的效率；
● 高效泵：这使得E-2能够将其发动机预燃烧器保持在低温（200摄氏度），从而降低材料成本并降低氧气可燃性的风险，这是开发富含氧化剂的分级燃烧发动机的关键挑战。它还为实现设计的发动机推力水平提供了余量；
● 简化：尽管来自火箭推进剂罐的输入压力相对较低，但涡轮泵设计消除了对喷射涡轮机或液氧增压泵的需求。

△Launcher的Orbiter卫星传输飞行器和平台概念图

关于Launcher的下一步计划
该公司成立于2017年，愿景是建造出能够将小型卫星送入太空的高效、经济的火箭。该公司在2019年获得150万美元的美国空军合同后，开始开发3D打印部件，以提高其E-2发动机的性能。

作为美国太空部队TACFI合同的一部分，Launcher公司在E-2发动机开发的下一步计划，将于2022年11月开始进行预燃烧器组件测试，随后在2023年第一季度对集成E-2发动机(推力室和涡轮泵在一个封闭循环中)进行长时间测试。