オリオン有人宇宙船のスラスターシステムが3Dプリント部品でテストに成功

エアロジェットロケットダインは最近、3D プリント技術を使用して製造されたエンジンノズル延長部を使用して、NASA のオリオン宇宙船乗組員モジュール用の強化された反応制御スラスタシステムの認定テストを完了しました。エアロジェット・ロケットダイン社によると、付加製造された部品が有人宇宙船に搭載されるのは今回が初めてだという。

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ブロック設計の自由度が高まり、製造時間が短縮されます

オリオン宇宙船は、ロッキード・マーティン社が設計・製造した、NASA 向けの新しい宇宙船です。宇宙船は、有人探査機 (CEV) と貨物打ち上げ機 (CLV) の 2 つの乗り物で構成されています。オリオン宇宙船の内部空間は、アポロ宇宙船の2.5倍の広さがあり、最大6人の宇宙飛行士を収容できます。

エアロジェット・ロケットダインは、オリオン宇宙船の反応制御スラスタシステムのテストが成功したと発表した。これは、宇宙船の乗組員モジュールが地球の大気圏に安全に再突入できることを意味する。同時に、このテストの成功は、オリオン宇宙船の2回目のテスト飛行への道も開くことになります。このテストは、月周回軌道内での宇宙への最初のミッションである探査ミッション 1 (EM-1) でもあります。

画像提供: NASA

オリオンは、NASA のスペースローンチシステム (SLS) ロケットの初飛行で月に向けて打ち上げられました。反応制御スラスタは、EM-1 探査ミッションの後のオリオン宇宙船の地球への安全な帰還と将来のミッションにとって重要です。

Aerojet Rocketdyne は、3D プリント/付加製造を使用して、反応制御スラスタシステムのエンジンノズル延長部を製造しました。エアロジェット・ロケットダイン社は、3Dプリントされた部品は有人宇宙船に付加製造された部品が使用される初めての事例となると述べた。

3D Science Valley の市場調査によると、Aerojet Rocketdyne は 3D プリント技術を使用して、スラスターコンポーネントの設計の自由度を高め、コンポーネントの製造時間を短縮しています。

エアロジェットロケットダインは、ワシントン州レドモンドの施設で 1 年間にわたる認定テストプログラムを実施しました。テスト中、単一エンジンは EM-1 打ち上げ時に予想される最大応力を超える衝撃と振動にさらされました。テスト用に、EM-1 反応制御システム飛行エンジンと同じ製造バッチから非飛行テストエンジンが取り出され、テストプログラム中に 619 ポンドの推進剤が燃焼し、合計累積燃焼時間は 962 秒でした。 Aerojet Rocketdyne は厳格な認定テストプログラムに従い、この強化された反応制御システムが使用可能であると確信しています。

反応制御システムは、サービスモジュールから分離した後の再突入とその後の降下に備えて、オリオン宇宙船の乗組員モジュールを誘導する唯一の方法です。このシステムは、それぞれ160ポンドの推力を持つ12個のMR-104Gヒドラジンスラスタで構成されており、再突入時に宇宙船が適切な位置（熱シールドが下を向く）に配置され、降下中に安定していることも保証します。

EM-1 反応制御システムスラスタの設計は、2014 年の探査飛行テスト 1 ミッション中に飛行実証されたエンジンに基づいており、より強固な構造、熱応力に対する高い耐性、軽量化を特徴とする強化されたシステムを備えています。製造プロセスの改善により、変化する負荷に対応できるようにシステムが更新され、最終的には負荷が増加します。 EM-1探査ミッションでは、無人のオリオン宇宙船が月の周りの遠い逆行軌道に打ち上げられ、その後地球に帰還する。次はEM-2探査ミッションで、オリオンは宇宙飛行士を乗せて月の周りを周回します。

エアロジェットロケットダインは、反応制御システムに加えて、スペースローンチシステム (SLS) ロケットの主段および上段液体エンジン、および SLS 第 2 段の起動直後にオリオンの打ち上げ中止システムを乗組員モジュールから切り離す分離モーターも提供しています。エアロジェットロケットダインは、オリオンの欧州サービスモジュール (ESM) 用の補助スラスタも提供しており、NASA 主導のスペースシャトルの OMS-E エンジンの改造プロジェクトもサポートしています。

市場観察によれば、オリオン宇宙船に使用されている 3D プリント部品は、エアロジェットロケットダインによる宇宙船への付加製造技術の応用の氷山の一角にすぎません。これまで、Aerojet Rocketdyne 社は、金属 3D プリント技術を使用して製造されたさまざまなロケットエンジン部品をテストしてきました。例えば：

2018年10月、エアロジェット・ロケットダインは、NASAと国防高等研究計画局（DARPA）向けに製造した新しい極超音速エンジンのテストが成功したと発表した。試験に合格したエンジンは「新型デュアルモードラムジェットエンジン/スクラムジェット（DMRJ）エンジン」です。エアロジェットロケットダインは、これまでの実績と3Dプリンティング/付加製造の進歩を組み合わせ、次世代の極超音速推進システムの製造を実現しました。

2017 年 4 月、Aerojet Rocketdyne 社は、実物大の 3D プリント銅合金製推力室コンポーネントの点火テストに成功したと発表しました。 3D Science Valleyによると、3Dプリント技術はAerojet RocketdyneにとってRL10エンジンを最適化するための「必殺武器」です。新世代RL10エンジンの開発中、Aerojet Rocketdyneは粉末床選択的レーザー溶融3Dプリント技術を使用して銅合金の推力室部品を製造しました。

2015 年 3 月、エアロジェットロケットダインは、サクラメントテストセンターで AR1 ブースターエンジンの主要コンポーネントのホットファイアテストを無事に完了しました。 AR1 ロケットエンジン用の単一要素メイン燃料インジェクターは、すべて 3D プリンターを使用して製造されました。

AR1 ロケットエンジン用の単一要素メイン燃料インジェクターは、すべて 3D プリンターを使用して製造されました。 AR1は、米国がロシアのRD-180エンジンの代替として利用することを望んでいる、開発中の推力50万ポンドの液体酸素/灯油エンジンである。インジェクターは選択的レーザー溶融法（SLM）技術を使用して製造されました。この技術は、3D プリントによって、従来の製造技術の数分の 1 のコストで複雑なエンジン部品を迅速に製造できることが実証されています。メインインジェクターだけでも、3D プリントにより部品のリードタイムが 9 か月短縮され、コストが 70 パーセント削減されました。

出典: 3Dサイエンスバレー

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