NASA создало и протестировало сопло ракетного двигателя, изготовленное с использованием 3D-печати, из алюминия, что сделало его легче, чем обычные сопла и заложило основу для межпланетных полётов с большей грузоподъёмностью.

В рамках сотрудничества между NASA и компанией Elementum 3D, инженеры из Центра космических полётов имени Джорджа Маршалла, разработали сплав алюминия, способный выдерживать высокие температуры, необходимые для работы ракетных двигателей. По сравнению с другими металлами, алюминий обладает меньшей плотностью, что позволяет создавать прочные и лёгкие компоненты.

Сопло RAMFIRE прошло испытание на огнестойкость на испытательном стенде № 115 компании Marshall. Сопло, изготовленное из алюминиевого сплава 6061-RAM2, выдерживает огромные температурные градиенты. Газ достигал температуры 6000° по Фаренгейту. Источник: NASA

Однако из-за его низкой термостойкости и склонности к трещинам во время сварки, алюминий обычно не использовался для производства компонентов ракетных двигателей. До сих пор.

Проект RAMFIRE (Reactive Additive Manufacturing for the Fourth Industrial Revolution) сосредоточен на развитии производства лёгких алюминиевых ракетных сопел. В них предусмотрены внутренние каналы для охлаждения, что предотвращает перегрев. В отличие от традиционных методов производства, для создания деталей RAMFIRE требуется значительно меньше элементов, а время производства существенно сокращается, поскольку деталь создаётся сразу целой.

Демонстрационный контейнер, созданный из того же алюминиевого материала 6061-RAM2, который используется в проекте RAMFIRE. Источник: NASA

Для создания сопла NASA и компания Elementum 3D разработали новый сплав алюминия под названием A6061-RAM2 и модифицировали алюминиевый порошок. Другой коммерческий партнёр NASA, RPM Innovations (RPMI) использовал этот сплав алюминия и порошок для создания сопла по технологии LP-DED (лазерная наплавка, технология послойного наращивания).

«Масса имеет решающее значение в будущих межпланетных миссиях NASA. Проекты, подобные этому, способствуют развитию производства компонентов ракет и помогут создать новые системы тяги, запустить производство в космосе и создать необходимую инфраструктуру для амбициозных миссий NASA на Луну, Марс и за их пределы», — сказал Джон Викерс, главный технолог производства.

Раннее этим летом на тестовой площадке два сопла прошло несколько огневых испытаний. Они успешно выдержали предельное давление и набрали 22 запуска и 579 секунд, или почти 10 минут времени прожига. Это демонстрирует, что сопла способны выдержать условия межпланетного пространства.

Эта серия испытаний стала значимой вехой. После нескольких состоявшихся огневых испытаний мы продемонстрировали, что такие детали способны выдержать все нагрузки, характерные для двигателей пилотируемых посадочных модулей на Луну

В дополнение к успешному созданию и испытанию сопел ракетных двигателей, инженеры проекта RAMFIRE успешно использовали алюминиевый материал RAMFIRE для создания других компонентов: аэродинамическое сопло диаметром 36 дюймов со сложными встроенными охладительными каналами и вакуумные контейнеры для криогенных жидкостей.