3Dプリントを駆使し、中国航天科技の20トン液体酸素ケロシンロケットエンジン「玄源1号」の長距離試験走行に成功

出典：中国航天科技

2022年5月12日から15日にかけて、中国航天科技が独自に開発した20トン液体酸素灯油ロケットエンジン「玄源1号」が長距離試験評価に合格した。ターボポンプ、推力室、ガスシリンダーなどロケットエンジンの主要部品にはフル3Dプリント技術が広範に採用され、生産効率が大幅に向上したと報告されている。

このエンジンはテストベンチで全機点火テストを 3 回受け、すべて合格しました。全機点火試験では、エンジンとそのコンポーネントの長期運転への適応性を評価し、さまざまな動作条件下でのエンジンの動作特性を取得しました。システムの始動、点火、その他の動作シーケンスがさらに最適化され、手順が徐々に固まってきています。この試験は、玄源1号が原理試験から工学試験へと移行するための重要な節目であり、液体酸素ケロシン観測ロケットの弾道飛行と100キロメートル級の弾道再使用技術検証プラットフォームミッションを確実に実現するための強固な基礎を築くものとなる。

「玄源1号」ロケットエンジンは液体酸素灯油エンジンで、循環方式はガス発生器循環、始動方式はガスボンベ始動、点火方式はTEA/TEB液体点火で、成熟度が高く信頼性が高い。テスト結果の分析によると、単機レベルでは、独自に開発した推力室、ターボポンプ、ガス発生器、バルブ、レギュレータは安全で信頼性が高く、故障や不具合がなく、製品の信頼性が高い。システム面では、エンジンの動作パラメータが安定しており、さまざまな作業条件下でのパラメータが設計指標の要件を満たしています。同時に、このエンジンは、エンジンを離れることなく、3回連続で全機点火テストを達成し、エンジンの開発プロセスと再利用可能なメンテナンスプロセス技術をテストし、多重始動技術の実現のためのテストデータを蓄積し、再利用可能な技術の実現に強力な技術サポートを提供しました。

このタイプのエンジンは、使いやすく、メンテナンスが簡単な高圧ガス始動および点火剤点火を使用しています。スラストチャンバーは、バッフルノズルの一体型設計を採用することで、効率的で安定した液液燃焼技術のブレークスルーを実現しました。ロケット本体とドッキングするフレームは、ほぞ継ぎタイプの全機械構造ソリューションを採用しており、全溶接構造の大きな変形、複雑な加工ツール、長い生産サイクルなどの難題を解決しています。タービンポンプ、スラストチャンバー、ガスシリンダーなどの主要部品には、フル3Dプリント技術が広く採用されており、生産効率が大幅に向上しています。機械の全体構造はモジュール式の全体レイアウトを採用しており、生産組織と組み立て効率が大幅に向上しています。当社は、独自のイノベーションに基づき、多数の新技術と新プロセスを導入することで、低コストで信頼性の高い商用液体ロケットエンジンの設計、生産、テスト、組織モデルを徐々に模索し、将来の商用打ち上げの早期実現を強力にサポートしています。

「玄源1号」エンジンは、国内初のポンプスイング、低コスト、高信頼性の液化酸素ケロシンエンジンで、海面推力13.5トン、推力調整能力60％～100％、設計応答周期0.2秒、3回起動能力などを備えている。設計理念は「高信頼性、低コスト、迅速な反復」。小型ロケット第1段、中型ロケット第2・第3段、弾道宇宙船などの主動力として、年間100台を生産し、液体ロケット回収のニーズを満たすことができる。 2022年6月から10月にかけて、100秒、250秒、500秒の信頼性テストが連続して実施され、合計持続時間は3000秒になります。2022年11月から12月にかけて、合計持続時間1500秒の6つの共同電力システムテストが実施されます。

このエンジンの長距離試験の成功は、「玄源1号」エンジンが工学プロトタイプの開発段階に完全に入ったことを示し、2022年末に初飛行する弾道液体酸素ケロシン観測ロケット、2023年に検証される100キロメートル級弾道再使用技術検証プラットフォーム、2024年末に初飛行する液体酸素ケロシン二段軌道ロケットの設計サポートと開発基盤を提供し、弾道観光や再使用液体ロケットなど、その後の主要任務の基礎も築いた。

西安中科航空宇宙動力

西安中科航空宇宙推進技術有限公司は、北京中科航空宇宙探査技術有限公司の子会社として、主に低コストの液体エンジンの開発を担当しています。シンプルな設計ソリューション、先進的な液体推進技術の継承と開発、3Dプリント技術の成熟した応用、高品質のサプライチェーンシステムの構築を通じて、コスト効率の高い航空宇宙推進製品と技術サービスを提供しています。
「玄源1号」液体ロケットエンジンは、無毒・無公害の液体酸素/ケロシン推進剤を使用し、ガス発生サイクル方式を採用しており、複数回の起動が可能で、広範囲で運転条件を変更できる。成熟した工業材料、標準部品、3D プリント技術を広範に適用することで、生産コストを削減し、生産サイクルを短縮することができます。このエンジンは、小型ロケットの第1段、中型ロケットの第2段/第3段、弾道宇宙船の主動力として使用され、液体ロケットの第1段回収のニーズを満たすことができます。

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