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易加增材助力 UCL Rocket 完成低温 LOX / IPA 发动机热试车

News 17,oct,2020

易加增材再次与 UCL RocketUCLR)展开合作,为先进液体火箭发动机硬件的研发与测试提供支持。此次最新测试项目标志着 UCLR 在技术发展方面迈出了重要一步:首次成功完成低温再生冷却火箭发动机的热试车。该发动机采用液氧(LOX异丙醇(IPA)推进剂方案。

与此前 Excelsior 发动机所采用的 N₂O 氧化剂方案相比,此次转向低温液氧系统显著提升了整体工程复杂度。相较上一代方案,LOX / IPA 发动机面临更高的热流密度、更剧烈的温度梯度、更严格的清洁度要求,以及更多材料相容性方面的挑战

针对这些新的技术需求,易加增材为此次测试项目提供了关键 CuCrZr(铬锆铜)发动机部件的制造支持,帮助 UCLR 在验证其低温发动机技术方案方面迈出了重要一步。

2025 项目:Excelsior 发动机

双方合作的第一阶段聚焦于参加 2025 年 Race 2 Space 竞赛 Excelsior 发动机。这是一款由 UCLR 为 Race 2 Space 开发的再生冷却双组元液体火箭发动机及旋流喷注器

该项目采用 EP-M400S 金属粉末床熔融(PBF)系统进行制造,展示了金属增材制造技术在实现复杂内部冷却流道、一体化结构设计,以及先进航空航天硬件快速开发方面的能力。

Excelsior 发动机采用 N₂O 作为氧化剂,并在热试车过程中成功达到 5 kN 的目标推力,最终成为 Race 2 Space 竞赛中少数能够经受住全部测试的发动机之一。

这一项目证明,在严格的技术要求和紧张的研发周期下,增材制造能够帮助 UCLR 将复杂的推进系统概念转化为可实际测试的功能性硬件。

最新一轮测试则在这一基础上进一步推进,从此前的可制造性与运行验证,提升至验证 CuCrZr 燃烧室硬件在更严苛的低温 LOX / IPA 发动机架构下的耐受能力与可靠性

最新测试:57 通道 CuCrZr 燃烧室

2026 年 月 24 UCL Rocket 开展了一次 7 kN LOX / IPA 液体火箭发动机静态热试车

此次测试的核心部件是一件由易加增材打印的 CuCrZr 燃烧室。该燃烧室内部设计有 57 条冷却通道,用于实现再生冷却与热管理。

该燃烧室采用配备 1000 W 激光器配置的 EP-M300 系统完成打印,随后使用 EP-MC400 清粉系统进行后处理。

复杂的内部冷却流道设计以及相应的粉末清理要求,也体现出在低温再生冷却推进系统硬件中,打印质量、内部清洁度以及制造过程控制的重要性。

 

 1——打印完成的发动机与喷注器头部

测试方案调整与热试车执行

在测试前检查过程中,团队发现约 33% 的有效冷却通道面积被金属切屑堵塞。这些金属切屑产生于最终的减材后加工阶段,而这一突发问题并不在原定测试目标之中。

由于再生冷却依赖畅通的内部冷却流道,将燃烧室壁面的热量有效带走,因此该堵塞问题降低了可用冷却能力,并增加了发动机点火过程中的热风险。

为降低风险并确保试验场安全,UCLR 在点火前对测试方案进行了调整。发动机以 50% 节流工况作为测试基准,同时在燃料中加入 2% 的 PDMS(聚二甲基硅氧烷)添加剂,以降低燃烧室壁面的热流密度。

通过这些调整,团队得以在保证安全的前提下继续开展测试,同时仍能够从此次低温 LOX / IPA 发动机热试车中获得有价值的测试数据。

尽管冷却条件受到限制,发动机仍然成功完成了点火程序,并在整个测试过程中承受住了相应的热负荷

 

 2——7 kN LOX / IPA 发动机热试车

测试结果与价值:从硬件完整性到工程验证信心

此次测试项目最重要的成果,是 UCLR 首次成功完成低温再生冷却火箭发动机的热试车

与此前采用 N₂O 氧化剂的 Excelsior 发动机架构相比,这是一次重要的技术升级,也体现了 UCLR 在液体火箭发动机研发方面的持续进展。

此外,由易加增材制造的 CuCrZr 燃烧室在测试后依然保持完整,未发现明显的热侵蚀或结构变形。

虽然冷却通道堵塞并非本次测试原定的验证内容,但燃烧室在测试后的良好状态,进一步增强了团队对该部件材料质量、打印完整性以及结构耐受能力的信心。

对于 UCLR 而言,此次测试为后续推进系统研发提供了宝贵的实际验证数据。

通过此次测试,团队能够进一步了解燃烧室工作特性、冷却系统对流道状态的敏感性、内部清洁度要求,以及从打印、后加工、清洗、检测、装配到最终测试全过程中工艺控制的重要性

对于易加增材而言,此次合作进一步体现了工业级金属增材制造技术的价值并不仅限于零部件生产本身

通过支持制造带有复杂一体化内部冷却结构的 CuCrZr 发动机硬件,易加增材帮助 UCLR 将先进设计理念逐步转化为可直接用于测试的推进系统硬件,并进一步推动其低温发动机技术方案的实际验证。

此次测试不仅是一项技术里程碑,也展示了先进制造技术与工程研发能力如何共同将具有挑战性的推进系统概念转化为可测试、可验证的实际硬件

对于双方团队而言,这也标志着持续研发进程中又一个坚实的阶段性成果。

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