近日，Aerojet Rocketdyne 宣布其为美国国家航空航天局（NASA）和美国国防高级研究计划局（DARPA）制造的新型高超音速发动机已经成功通过测试。Aerojet Rocketdyne表示，3D打印技术与高超音速航天发动机制造经验的结合，为研发下一代高超音速推进系统奠定基础。
3D打印使下一代超高音速发动机成为现实
Aerojet Rocketdyne在过去二十年中投入了大量时间和资源开发3D打印/增材制造应用，以满足火箭发动机和防御系统应用的严格要求。根据3D科学谷的市场研究，近年来，Aerojet Rocketdyne在开发该技术方面取得了多项成功，产品范围广泛，包括部件原型，以及进行点火试验的完全由3D打印技术制造的发动机和推进系统。
图片来源：Aerojet Rocketdyne
Aerojet Rocketdyne传统产品和新产品研发工作都受益于3D打印技术，例如 Aerojet Rocketdyne 开发的MPS-120小型卫星推进系统，Bantam发动机系列经济型小型、中型助推器，RL10大型火箭发动机，以及高推力增压引擎AR1。
Aerojet Rocketdyne 致力于通过增材制造实现的新设计，其防御高级计划（又名Rocket Shop）也因此脱颖而出。该计划中包括超音速、导弹防御和战略系统的应用。
3D科学谷了解到，Aerojet Rocketdyne进行测试的发动机为“新型双模式冲压式喷气发动机/超燃冲压（DMRJ）发动机”。
超燃冲压发动机结合了燃气涡轮发动机（形成基于涡轮的联合循环推进-TBCC系统）， 能够将飞行器从静止状态推进到5马赫或更高的高超音速飞行状态并再次返回。
根据3D科学谷的市场研究，Aerojet Rocketdyne 超音速推进技术的积累已超过了30年，Aerojet Rocketdyne的超燃冲压发动机曾为创记录的X-51A WaveRider测试提供动力。此后，Aerojet Rocketdyne加快了研发进度，将以往取得的成果与他们在3D打印/增材制造方面取得的进步相结合，使制造下一代高超音速推进系统成为现实。
这些测试还有助于验证Aerojet Rocketdyne开发的高级分析工具集，可以在大范围的应用中精确模拟复杂的DMRJ流场。
3D科学谷Review
由于空气的摩擦，任何交通工具表面都会变得非常炽热,高超音速飞行器在临近空间/大气层内长时间以超过马赫数5的高速持续飞行，采用吸气式动力形势的发动机进气道、燃烧室等部位所处的热环境尤其严酷。这使相关零部件对材料的耐高温性能、结构的力学性能等有着很高要求，同时对其空间外形、自身重量等也有着苛刻要求。
当传统制造技术无法满足要求时，3D打印技术为其开辟了一条全新的道路。金属3D打印技术以其能够快速制备具有高材料性能、异形结构、整体特性的零部件特点，在高超声速飞行器相关领域得到了愈发广泛的应用。
根据3D科学谷的市场观察，英国Reaction Engines公司也在设计和开发新一代创新超音速推进系统SABRE，其中也应用了3D打印技术。SABER是一种混合动力发动机，能够在低空和高空飞行, 这种混合动力发动机的发展的一个重大突破是Reaction Engines专有的换热器技术,在此热交换过程中防止结冰的推进剂注射器系统使用3D打印增材制造技术制造。SABRE发动机通过从大气中吸入氧气将飞机的速度推升至5.4马赫（超过6000公里/小时）甚至是25马赫的速度，然后切换至氢燃料并使用内置的液氧。为了使发动机能够在极端的大气条件下工作，它需要能够在不到百分之一秒的时间里将吸入发动机的空气流从超过1000℃降低到零下150℃。SABRE发动机做到了这一点，而且发动机因此而增加的重量微乎其微。
除了金属3D打印技术在高超音速推进系统中的应用，根据3D科学谷的市场观察，高温陶瓷3D打印技术也是超音速飞行器制造领域突破的重点领域。目前，极少有材料可以承受超音速飞行过程中产生的极端热量和压力，而 3D打印高温陶瓷可能就是解决这个问题的方法。在2016年，美国HRL实验室公布了其开发的一种新技术，使用这种技术3D打印的超强陶瓷材料能够承受超过1400摄氏度高温。HRL实验室的研究在NASA空间技术研究资金的支持下获得了新进展，NASA的资金推动了HRL在耐温陶瓷制成的3D打印火箭发动机部件领域的发展。HRL 目前可 3D打印两类陶瓷。一类是大、 非常轻量级的点阵晶格结构，可以用于飞机和航天器的耐热板及其他外部部件。一类是小但复杂零件用于喷气发动机和火箭的机电系统或组件。
参考资料：
《3D打印技术在国外高超声速技术领域的应用》，航空制造网。
Aerojet Rocketdyne Successfully Tests Hypersonic DMRJ Engine.
NASA Hypersonic Overview.
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