QAMD が初の二金属 RDRE ロケットエンジンインジェクターを 3D プリントし、二金属接合の課題を克服

2024年6月6日、アンタークティックベアは、クアドラス社の先進製造部門（QAMD）が選択的レーザー溶融（SLM）プロセスを通じて世界初のバイメタル回転デトネーションロケットエンジン（RDRE）インジェクターを製造したことを知りました。この画期的な成果は、付加的な航空宇宙推進技術における画期的な成果であり、NASA MSFC エンジニアが管理する一連の中小企業技術革新研究 (SBIR) フェーズ II およびフェーズ III の成果を表しています。

回転デトネーションエンジン (RDE) は最近、NASA の研究者によって宇宙での使用が実証され、主に空軍研究所によって開発されています。回転デトネーションエンジン (RDE) は、1 つ以上のデトネーションが環状の通路の周囲に連続的に伝播する圧力増加燃焼形式を使用します。計算シミュレーションと実験結果から、RDE は輸送やその他の用途で潜在能力を持っていることが示されています。デトネーション燃焼では、火炎面が超音速で拡大します。理論的には、従来の爆燃燃焼よりも 25% 効率が高くなります。このような効率性の向上により大幅な燃料節約が実現しますが、現状では不安定性と騒音が欠点となっています。
△ RDREエンジン
QAMD は、初のバイメタル回転デトネーションロケットエンジン (RDRE) インジェクターを製造し、RDRE 推進システムの研究における大きな成果を達成しました。
△ SLM バイメタル接続部品回転するデトネーション波によって発生する高熱のため、RDRE インジェクターは大きな課題に直面しています。この目的のために、QAMD は、熱伝導性の高い GRCop-42 製の薄いフェースプレートと、耐酸化性ニッケルベースの高温合金 Monel K500 製のマニホールドを備えたソリューションを製造しました。 GRCop-42 により、推進剤がインジェクター表面を効果的に冷却できる一方、モネル K500 の耐酸化性と強度によりマニホールド壁を薄くすることができ、RDRE アプリケーションの要求を満たす軽量設計ソリューションが実現します。
Quadrus Corporation の高度な製造プロセスは、正確な幾何学的配置、材料の相互汚染のリスクの軽減、高強度のバイメタル結合の形成など、バイメタル SLM 製造に関連する多くの障害を克服します。 QAMD は、バイメタル領域で 0.040 インチの開口部を維持しながら、3 つの領域すべてで細部にまで厳密な注意を払っていることを実証しました。この成果は、Quadrus Corporation が積層造形技術の限界を押し広げるという取り組みを強調するものです。

バイメタルインジェクターの開発成功は、NASA の SBIR プログラムが燃焼インジェクターの熱管理の応用に長年注力してきた成果の集大成です。これには、画期的な穿孔冷却方法である Quad Mesh の開発、エジェクタパネルアプリケーション用の蒸発冷却方法の開発が含まれます。 Quad Mesh は、高流束熱流領域での透過性をカスタマイズ可能にし、SLM 構築プロセスと粉末除去技術を補完します。

バイメタルインジェクターと、Quad Mesh テクノロジーを採用した一体型 GRCop-42 インジェクターは、2024 年夏に NASA のマーシャル宇宙飛行センターで高温燃焼試験を受ける予定であり、ロケットインジェクター用途の熱管理における大きな前進となります。 Quadrus Corporation は、卓越性への取り組みを体現し、宇宙推進技術の限界を押し広げながら、航空宇宙産業における革新を推進し続けています。

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