Успешно испытано 3D-печатное ракетное топливо: путь к более лёгким ракетам и быстрому производству

Компания Chromatic 3D Materials, специализирующаяся на материалах для 3D-печати, объявила об успешных статических огневых испытаниях своего 3D-печатного ракетного топлива. Тесты, проведённые на полигоне IS4S в Опелике, штат Алабама, показали, что топливо способно выдерживать давление в камере сгорания более 1800 фунтов на квадратный дюйм (около 124 атмосфер) без разрушения конструкции. В компании назвали это «важнейшей вехой на пути к созданию устойчивого производства двигателей нового поколения для ракет и оборонных нужд».

Традиционное твердое ракетное топливо изготавливается путём смешивания горючего и окислителя со связующим веществом в густую суспензию, которая заливается непосредственно в корпус ракеты и затем выпекается в течение нескольких дней или недель. В центре формы обычно устанавливается металлический стержень, который после застывания удаляется, оставляя полый канал для камеры сгорания.

Этот метод, остававшийся стандартом более 60 лет, имеет ряд недостатков. Он не исключает появления микроскопических пузырьков воздуха или трещин, способных привести к взрыву. Кроме того, использование стержня ограничивает возможные формы топливного заряда, что критически важно, так как форма определяет скорость и тягу.

Решение Chromatic представляет собой полную систему, включающую как передовые материалы, так и технологию печати. Компания разработала платформу реактивной экструзионной аддитивной печати (RX-AM), которая наносит химическую смесь, мгновенно затвердевающую в эластичный материал. Главное достижение — адаптация существующих связующих веществ для этого процесса, что позволило топливу оставаться жидким в принтере, но твердеть на выходе.

3D-печать открывает возможность создания «невозможных» внутренних форм топливного заряда, которые нельзя получить литьём. Это может привести к созданию ракет, летящих дальше и эффективнее. Технология также устраняет длительное время отверждения и необходимость в сложной оснастке, ускоряя производство.

В ходе недавних испытаний было подтверждено, что напечатанное топливо выдерживает колоссальное давление реального запуска. По заявлению Chromatic, «топливо достигает уровней энергетической загрузки, сравнимых с лучшими традиционными образцами, сохраняя структурную целостность, необходимую для работы в условиях высокого давления». Кроме того, интеграция топлива непосредственно в структурные компоненты позволяет уменьшить массу, создать более эффективную внутреннюю геометрию и точно настроить профиль тяги.

«Эти результаты показывают, что аддитивное производство не только жизнеспособно для оборонных двигательных установок, но и может обеспечить значительный прирост производительности как минимум для 90% ракетного арсенала США, — заявила доктор Кора Лейбиг, основатель и генеральный директор Chromatic 3D Materials. — Мы показываем, что можно сохранить совместимость с существующими системами, открывая дверь ракетам, которые летают дальше, бьют сильнее и могут производиться быстрее».

Такой подход к производству может стать более гибкой и устойчивой альтернативой для оборонных цепочек поставок, позволяя производить топливо по требованию и ближе к месту использования, снижая зависимость от крупных централизованных производственных мощностей.