POLARIS航天飛機公司測試3D打印Aerospike火箭發動機
導讀：傳統上，航天發射依賴于一次性使用的垂直發射火箭，這些火箭在完成任務后被丟棄。然而，近年來，可重復使用的火箭推進式“航天飛機”概念的出現，標志著航天運輸領域的一次重大變革。
24年底，總部位于德國不來梅的航空航天初創公司北極星航天飛機公司（Polaris Spaceplanes），成功測試了3D打印的Aerospike火箭發動機，標志著一個重要的里程碑。這項測試凸顯了3D打印技術在航空航天領域的日益增長的重要性。POLARIS預計，MIRA II原型機最早將于2028年投入商業運營。
通過3D打印對Aerospike發動機進行多方面的優化
3D打印的快速原型制作能力允許工程師快速創建和測試新的設計迭代，加快了優化過程并縮短了開發周期。MIRA II原型機是在前身MIRA演示機的基礎上經過改進而建造的。MIRA演示機在2024年5月的一次試飛中墜毀。自那次事故以來，POLARIS取得了顯著進展。新原型機在一條飛機跑道上完成了三小時的發動機測試，并成功通過了波羅的海上空的無人飛行測試。在最終測試中，演示機搭載四臺渦輪噴氣發動機從佩內明德機場起飛。點火后，AS-1發動機燃燒了三秒，產生了900牛頓的推力和4米/秒²的加速度。
3D打印允許創建復雜的內部結構和拓撲優化的組件，從而減少材料使用并減輕整體重量，同時保持結構的完整性和強度。此外，Aerospike發動機作為一種創新的火箭發動機，相較于傳統帶鐘形噴嘴的設計，提供了更高的效率。MIRA II采用的飛鏢形噴嘴設計具備多重優勢，其中包括減輕重量——得益于緊湊且輕量化的結構設計。此外，這種發動機能夠適應不同的飛行高度和環境壓力，確保在各種條件下都能維持最佳性能，并根據飛行條件有效調節推力。
盡管如此，Aerospike推進器的一個關鍵挑戰是在運行過程中產生的大量熱量，這要求復雜的冷卻系統。為了克服這一難題，POLARIS Spaceplanes利用了AM Global的先進增材制造技術。公司計劃持續對Aerospike發動機進行優化，并已經制定了詳盡的飛行測試計劃，旨在全面評估3D打印技術在實際運行中的性能和可靠性。
航天飛機的發展
歐洲航天局（ESA）的未來歐洲航天運輸投資計劃（FESTIP）等研究項目，對航天飛機技術進行了深入研究，并確認了這種飛行器在未來的航天飛行中提供了一種經濟高效的解決方案。航天飛機設計的多樣性和技術進步，如更高效的發動機、更輕的材料和更先進的飛行控制系統，都在推動著這一領域的發展。
總結來說，航天飛機代表了一種創新的航天運輸方法，它具有成本效益高、操作靈活和安全性能強的特點，有望在未來成為主流的航天運輸手段。隨著技術的不斷進步和相關研究的深入，航天飛機的潛力和應用范圍預計將進一步擴大。
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