Ariane 6火箭发动机采用3D打印方式生产

最新一代的Ariane 6 -阿丽亚娜空间火箭将于2020年投入使用，新型火箭发动机增加了有效载荷能力和灵活性，以高可靠性并适合执行各种任务。Vinci发动机的部分零件在德国奥托布伦生产，并为Ariane 6火箭提供动力，一旦火箭利用其固体燃料助推器逃逸了地球的引力场，Vinci发动机将会接管后续的推力。发动机的设计既节能又轻便，对于确保空间最佳推进起到重要作用。

图片：Vinci发动机火箭推进室，来源：德国宇航中心

增材制造和粉末冶金技术都被采用到Vinci发动机中的零件的制造过程中，发动机的设计人员认为3D打印可以降低成本并优化加工效率。根据Ariane计划的Denis Regenbrecht，3D打印尤其适用于涉及到复杂结构的零件生产，不仅消除昂贵的制造成本，还可以通过简化发动机结构从而大大降低了其他方面的成本。 这样的成本效益对于生产所有的空间技术来说是至关重要的，欧洲发射系统在全球市场上面临的竞争越来越激烈，根据Denis Regenbrecht，“竞争将来会加剧控制成本的压力，Ariane 6号是对这种竞争压力的积极应对，因为其发射费用将约为Ariane 5号的一半。” Vinci发动机的主体将由Ariane集团在法国的Vernon工厂生产，而燃烧室则在德国生产。 Vinci在膨胀器循环后使用低温氢（LH2： – 负253°C下的液态氢）作为燃料，低温氧（LOX – 零下180°下的液态氧）作为氧化剂。首先，燃料在燃烧室周围流动，冷却并蒸发。由该方法产生的气体用于驱动涡轮泵，氧化剂和燃料进入燃烧室，在那里它们与另外的氧化剂一起燃烧。 据报道，Ariane 5号在其79次成功发射中是迄今为止最可靠的运载火箭之一。阿丽亚娜6的发动机经过仔细测试，以确保有效载荷并安全运输到太空，进一步的测试正在德国兰波德豪森（Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt，简称DLR）空间推进研究所进行。 总部位于科隆的德国宇航中心（DLR）是德国负责研究航空航天并且计划、实施航天任务的机构，是德国国家级航空和航天研究中心，其广泛的研究和开发工作被纳入国家和国际合作项目中。
REVIEW
Ariane 6号火箭的发动机制造承包商主要是GKN。2017年6月，GKN航空航天公司宣布向法国的空中客车和赛峰集团提供了先进的Ariane 6号火箭喷嘴（SWAN）。直径为2.5米，喷嘴采用创新技术制造而成，性能更高，交货时间更短，成本更低。通过激光焊接和激光能量沉积工艺对关键结构零部件进行加工，使得喷嘴的零部件数量减少了90％，从约1000个零部件减少到约100个零部件。并且降低了40%的成本，减少了30%的交货时间。 GKN航空航天事业部一共将为每个Ariane 6号火箭提供五个复杂的子系统，包括发动机的涡轮机组件，以及氢气和氧气燃料系统发电装置内的组件。 事实上，瑞典Trollhättan的GKN航空航天公司的空间业务部门自1974年成立以来一直活跃在Ariane计划中，迄今为止已经为Ariane火箭提供了超过1,000个燃烧室和喷嘴以及超过250台涡轮机。而这家制造厂与时俱进，现在成为欧洲涡轮机和金属喷嘴的卓越中心，通过与学术界的合作开展产业化生产的探索，为增材制造走向产业化的初步研究和开发的每一个阶段做出贡献。 GKN Trollhätten增材制造卓越中心所拥有的电子束金属丝融化焊接技术主要用于制造大型GKN航空发动机零部件以及航天零部件。而GKN Trollhätten中心的送粉激光粉末沉积技术主要应用于钛合金和镍基合金零部件的修复。