金属3D打印发动机再立功，深蓝航天星云-M火箭1公里级垂直回收飞行试验成功

南极熊导读：时隔6个月，国内的民营航天公司深蓝航天再一次取得了突破，完成了试验火箭1公里级垂直起飞及降落（VTVL）飞行试验，金属3D打印的发动机再次立功，南极熊对于深蓝航天本次试验的成功表示祝贺，并对深蓝航天相关负责人进行了专访。

△深蓝航天星云-M火箭1公里级垂直回收飞行试验成功视频

2022年5月7日，南极熊获悉，昨天深蓝航天自主研发的“星云-M”1号试验箭完成了1公里级垂直起飞及降落（VTVL）飞行试验，火箭在爬升和下落的过程中同时进行了横向移动，最后降落至着陆场“靶心”位置不足0.5米的点位，“星云-M”试验箭成功回收。

△“星云-M”公里级VTVL垂直回收飞行试验

此次执行公里级试验所使用的箭体依然是“星云-M”1号试验箭，已经执行3次飞行任务、7次地面静态点火，真正做到了液体运载火箭的可回收复用；其所配备的“雷霆-5”发动机，是国内首型使用3D打印技术实现整机制造的针栓式液氧煤油发动机。此次飞行任务的完成宣告了深蓝航天在中国可回收复用火箭历史上又攀登上了新的高度，离成功实现入轨及回收又迈进了坚实一步。

2021年7月-10月，“星云-M”试验箭先后完成了十米级、百米级VTVL垂直回收飞行试验，实现了国内液氧煤油火箭两次零的突破。2022年5月，还是同一发火箭，又一次刷新了新的试验高度。深蓝航天成为目前全球除美国以外研发回收复用火箭速度最快的中国商业航天公司。

本次公里级VTVL垂直回收飞行试验，标志着深蓝航天仅用10个月3次发射试验就达到2012-2013年SpaceX用一年多的时间8次的发射试验达到的同等级试验成果。深蓝航天成为了全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收复用全部低空工程试验的公司（第一家为美国的SpaceX)。

深蓝航天负责人告诉南极熊：“本次公里级飞行试验采用的雷霆-5型液体火箭发动机真空推力最大为50kN，发动机能够实现50%-110%推力区间调节。全机85%重量的零件都由3D打印技术制作。通过利用先进的打印设备最大限度发挥镍基高温合金粉末材料的高强度、延展性、抗断裂性和低可变性等优质特性，成功突破传统火箭发动机制造模式的低生产效率、复杂工艺路线、周期长的瓶颈。”

△雷霆-5液氧煤油发动机

“采用传统工艺制造的液体火箭发动机涡轮泵用离心轮、涡轮盘等复杂结构产品，涉及五轴机加工、焊接、电火花等多种工艺，存在生产流程长、加工效率低等问题。3D打印技术本身具有对产品结构复杂性不敏感的特性，深蓝航天采用3D打印制造涡轮泵离心轮、涡轮盘等产品实现了尺寸和性能一致性好，整体生产效率高，综合总成本低的优势。”

“在产品的集成化制造方面，3D打印同样为深蓝航天提高了产品质量和制造效率。点火器在传统制造方案中由多个机加工零件装配焊接而成，对产品组件的装配质量、焊接质量要求极高，工艺过程复杂。采用3D打印技术制备的点火器仅有一个零件，仅需要数控加工连接接口即可交付装配；且一次可打印多个零件，打印周期仅需一周左右，缩短了产品交付周期，规避了很多质量风险。”

△深蓝航天3D打印的发动机零件

深蓝航天负责人表示，作为3D打印技术的使用者和受益者，深刻体会到这项技术所带来的优势：

●突破传统设计思维与制造的局限性，为设计人员提供更大的设计自由度；
●优化零件流道流动性能，为燃料和冷却剂通过多腔道/多流道分配提供新的可能性；
●降低零件装配错误风险，提高产品的质量稳定性、一致性；
●减少加工步骤，省略中间环节，提高生产效率；
●缩短产品研制周期，使产品研制总成本更具竞争力。

目前，深蓝航天3D打印大量应用的粉末材料牌号已经覆盖了GH4169、TC4、316L，还有少量的AlSi10Mg铝合金粉末。而所使用的金属3D打印设备，最大打印尺寸达到米级。未来随着产品的发展，可能会有更多元的需求。

同时，深蓝航天负责人表示在应用3D打印技术方面也遇到了一些需要解决的问题：“比如还希望在特征结构打印、工艺支撑方案设计、粉末和产品性能测试数据等方面充分进行技术交流，实现知识共享和技术突破，共同推进3D打印技术在航天领域的应用与发展。同时，深蓝航天研发团队将攻关铜材3D打印技术瓶颈，进一步提高3D打印产品的质量和性能。”

△3D打印的金属零件

此次，深蓝航天“星云-M”火箭公里级VTVL垂直回收飞行试验的成功，也宣告了低空回收阶段画上了圆满的句号，“星云-M”1号试验火箭圆满完成了其历史使命。

下一阶段，深蓝航天将采用与入轨火箭完全相同的全尺寸试验火箭，继续进行高空回收试验阶段（类似于SpaceX第二阶段采用全尺寸样机“猎鹰9号R”进行的回收测试），向着10km、100km的高度快速突破迈进，最终实现入轨火箭一子级的可控回收和重复使用。

3D打印将在后续的试验中发挥怎样的作用，南极熊将持续关注。

祝贺