金屬3D打?。航饘?D打印零件將進(jìn)入高超音速飛行器領(lǐng)域

伴隨著美政府發(fā)布關(guān)于未知航行狀況（UAPs）的報(bào)告，"高超音速"一詞得重新獲得了大家關(guān)的注，該速率一般定位為超出5馬赫之上。不管也許你相信是外星生物，強(qiáng)國(guó)中間空間市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)在開始，并且不約而同   的，向一種匪夷所思的速度與協(xié)調(diào)能力的飛行器開展預(yù)研和開發(fā)。

△藝術(shù)大師設(shè)計(jì)方案的未來高超音速飛機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)概念。與此同時(shí)，含有3D打印部件的推進(jìn)系統(tǒng)正在開發(fā)中，以推動(dòng)飛行器做到高超音速

具體說，"亞音速"是指在1馬赫時(shí)突破音障的飛機(jī)（如已經(jīng)退役的"協(xié)合"號(hào)和將要推出"轟隆"號(hào)）。5馬赫就相當(dāng)于五倍音速速度，在水平面上超出3500公里/中頭。但是當(dāng)做到這一速率的上限時(shí)，就進(jìn)入了高超音速自然環(huán)境。

已經(jīng)探尋一種的全新金屬材料3D打印技術(shù)性，根據(jù)該技術(shù)，他們可以生產(chǎn)出徹底高密度的最終應(yīng)用構(gòu)件，其堅(jiān)固性超過傳統(tǒng)鑄造方法。這種零件能夠滿足在高超音速嚴(yán)苛條件下的運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)。

探尋高超音速的技術(shù)世界

普渡大學(xué)副教授職稱卡森-斯拉博（Carson Slabaugh）說："5馬赫是一條無(wú)法翻過的專業(yè)技術(shù)底線。"自打他2015年在普渡大學(xué)逐漸試驗(yàn)室至今，她在祖阿佩爾學(xué)校實(shí)驗(yàn)室20人精英團(tuán)隊(duì)一直在科學(xué)研究快速燃燒系統(tǒng)。"當(dāng)飛行器快速航行時(shí)，在設(shè)備周邊和內(nèi)部流動(dòng)性空氣會(huì)發(fā)生極端的縮小和加溫。在速率做到5馬赫時(shí)，環(huán)境溫度大概提升6倍，工作壓力提升幾百倍。與此同時(shí)，這類熱和機(jī)械負(fù)載造成流體力學(xué)、熱學(xué)和理論力學(xué)的制度徹底更改。"

在5馬赫之上速度航行，這時(shí)候空氣中空氣在沖過時(shí)的溫度幾千度，壓力是好幾百磅。假如你飛得非常快，氣體自身甚至可以越來越具備化學(xué)反應(yīng)性。極端的流動(dòng)性環(huán)境下，對(duì)于任何推動(dòng)力來源于點(diǎn)燃燃料的飛行器系統(tǒng)軟件而言，全是一項(xiàng)技術(shù)性考驗(yàn)。

△Carson Slabaugh副教授職稱在普渡大學(xué)Zucrow試驗(yàn)室燃燒試驗(yàn)走到

金屬材料3D打印

零件為了應(yīng)對(duì)這一考驗(yàn)，Slabaugh和它的精英團(tuán)隊(duì)與VELO3D協(xié)作，打印具備繁雜幾何結(jié)構(gòu)的然料霧化噴嘴，以實(shí)現(xiàn)非常高的然料氣體混和性能。傳統(tǒng)制作方式不太可能生產(chǎn)出這種零件，尤其是在極端的測(cè)試條件下，必須高強(qiáng)度的超合金金屬材料。

Slabaugh說："通過我們的協(xié)作，大家協(xié)助Velo3D公司制定了快速燃燒系統(tǒng)，與此同時(shí)，她們教會(huì)了大家，如何更好地運(yùn)用3D打印技術(shù)性。這是我們?cè)诮鉀Q與優(yōu)秀技術(shù)轉(zhuǎn)型有關(guān)挑戰(zhàn)時(shí)和領(lǐng)域小伙伴創(chuàng)建的那種互惠關(guān)聯(lián)。

他們研發(fā)的高超音速飛行器的大部分科學(xué)研究和開發(fā)，都得到美國(guó)國(guó)家航空航天局和國(guó)防一級(jí)預(yù)算的適用。

這類最先進(jìn)的航行檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的研發(fā)成本也非常高，所以該精英團(tuán)隊(duì)期待盡可能降低成本，如同普渡大學(xué)的那個(gè)設(shè)備一樣，Slabaugh的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)路面建設(shè)了一個(gè)認(rèn)證飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)部件是指檢測(cè)場(chǎng)地。

Slabaugh說："大家定制的構(gòu)件將仿真模擬在高超音速條件下運(yùn)作，與此同時(shí)，他們不用老天爺或挪動(dòng)，并維持與地面地腳螺栓自始至終聯(lián)接。

計(jì)算流體力學(xué)（CFD）和液體構(gòu)造相互影響（FSI）等手段，可用于仿真模擬原材料和結(jié)構(gòu)在氣體或液態(tài)流動(dòng)性中的舉動(dòng)。這使得技術(shù)工程師在制造其他東西以前就可可靠性設(shè)計(jì)。

處理瓶頸問題

Slabaugh說："一個(gè)基本上關(guān)鍵是，根本無(wú)法靠譜地預(yù)測(cè)分析高超音速環(huán)境下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)里的流動(dòng)性和火苗標(biāo)準(zhǔn)。

他就提到該精英團(tuán)隊(duì)怎樣去擺脫困境："我們與Velo3D協(xié)作生產(chǎn)制造了一個(gè)很大的3D打印燃燒機(jī)，它將被用來在地面的測(cè)試單元中造就高超音速自然環(huán)境。

"為了能在地面上創(chuàng)造一個(gè)高超音速飛行器，你需要修建一個(gè)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，它有一個(gè)大型、收斂性散發(fā)的噴頭，和一個(gè)亞音速的強(qiáng)熱汽體羽流。再將已經(jīng)測(cè)試的一切構(gòu)件放進(jìn)該羽流內(nèi)。

Slabaugh說。"根據(jù)Velo3D，大家為該燃燒機(jī)設(shè)計(jì)方案噴油泵，以造成十分具體滲流勢(shì)流，以一定速度混和然料，并容許大家在一個(gè)非常緊密的容積內(nèi)，平穩(wěn)一個(gè)十分強(qiáng)大的火苗。這為我們要在中下游測(cè)試的所有的東西造就了標(biāo)準(zhǔn)。