快速大规模开发高性能电机，美国海军通过3D打印固体火箭发动机

| 3DScienceValley · 2024/04/22

近日，海军能源系统和技术 (NEST) 计划授予 Ursa Major 一份合同，为美国海军标准导弹 (SM) 计划开发和测试固体火箭发动机 (SRM) 原型。通过该合同，总部位于丹佛的 Ursa Major 公司使用增材制造 (AM) 来设计和生产模块化火箭发动机，该公司将把其固体火箭发动机（SRM）模块化3D打印的Lynx平台应用于海军的Mk 104双推力SRM发动机。

▲ 3D打印电机缩小版本
© Ursa Major

解决短缺

据悉，海军的导弹武器库依赖于Mk 104，它是目前各种不同的SRM发动机之一，其供应短缺在很大程度上阻碍了美国导弹生产。《防务新闻》在 2024 年 2 月发表的一篇题为“供应商瓶颈威胁美国海军增加武器库存的努力”的文章中写道，海军官员和行业高管正在解决供应链中的具体瓶颈，在某些情况下追求第二供应商或花费更多资金来升级生产设施。

Ursa Major 能够快速大规模开发高性能电机，提高产量和成本效率，以满足这一关键的海军需求。据悉，五角大楼对增材制造的兴趣不仅在于这种技术的新来者地位和灵活生产模式的成就，还特别在于用于火箭发动机的制造。对于国防部来说，火箭发动机可能是目前最紧迫的供应短缺部件，但该组织过去几年的主要收获是，这种短缺已成为新常态。

为了改变这种情况，美国需要尽可能多的像Ursa Major这样的公司。正如增材制造给Ursa Major带来的好处一样，在增材制造的下一个时代，首要重点是增加精通增材制造的合同制造商的数量。美国正处于高超音速军备加速跑的状态，以五倍或更多音速行驶的飞行器可能会改变战争。几个小时后，通过高超音速飞行器，一个监视平台或有效载荷就可以放置在地球上的任何地方。根据3D科学谷的了解，实现该技术的关键是极高性能的形状，优化和减轻重量的结构。这就是 3D 打印的用武之地。

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，在高超音速飞行器相关领域得到了愈发广泛的应用，包括3D打印在金属、陶瓷、碳纤维材料、金属陶瓷连续体等方面的应用。3D打印可能是赢得超音速竞赛的关键，金属3D打印在其中的应用空间很大，包括金属3D打印3D打印超燃冲压发动机几乎全部的零件，3D打印热混合动力发动机中防止结冰的推进剂注射器系统，结构部件等。

3D科学谷

根据3D科学谷《用于小型高超音速防御飞行器，4,000 磅推力闭式循环发动机正在商业化》一文，Ursa Major专注于火箭推进，将高性能、分级燃烧发动机推向太空发射和高超音速应用市场，Ursa Major组装并商业化专为下一代高超音速飞行应用量身定制的首款4,000 磅推力闭式循环发动机Draper ，并进一步开发用于太空发射的 20 万磅推力 Arroway 发动机，Draper发动机将助力美国在高超音速防御领域取得飞跃。

超越传统

传统的SRM制造商所依赖的生产线难以重新装备、升级成本高昂，并且依赖大量劳动力来运营。Ursa Major采取了新的方法通过 Lynx，Ursa Major 为美国的SRM短缺问题提供了革命性的解决方案，以更快、更实惠的流程，利用3D打印制造多种电机，有望超越传统系统。

灵活、适应性强的生产单元是 Ursa Major 的 Lynx 工艺的核心。这些装置利用增材制造可以同时快速生产多个可扩展的SRM系统，而无需昂贵且耗时的重新制造模具或再培训。而Ursa Major为美国海军提供的电机设计旨在允许在多种应用中使用通用推进剂，这种方法可以解决通常与为每个单独的电机应用开发定制推进剂相关的供应链挑战，并可以加强与其他行业合作伙伴的合作。

更低的成本和更少的零件，Ursa Major 减少了复杂且劳动密集型的制造流程，从而显着减少零件数量并简化和缩短装配流程。Ursa Major 目前正在开发核心技术，旨在明年将该产品扩展到多种电机尺寸和应用。由于最近火箭发动机行业的持续整合，许多国防承包商正在寻找替代方案，以取代依赖从竞争对手那里购买发动机系统。