科技日報訊 近日，美國國家航空航太局（NASA）成功測試了兩個迄今設計最複雜的、3D列印製造的火箭發動機噴嘴。兩個噴嘴分別進行了5秒鐘點火試飛，産生了2萬磅的推力。設計的氫氧旋混幾何流型使燃燒産生的推力達到每英寸1400磅，溫度達到6000華氏度。測試地點在亞拉巴馬州的馬歇爾空間飛行中心。

　　據物理學家組織網9月1日報道，通過這次設計，NASA工程師推進了3D列印技術的極限。他們先把設計方案輸入3D列印電腦，然後由印表機一層層地打出每個部分，通過鐳射把金屬粉末融合在一起，這一過程叫做選擇性鐳射熔融。

　　3D列印也叫加法製造。設計者可以用40個噴頭列印一個整體部件，而不用分別製造。他們列印的部件在尺寸上類似小火箭發動機噴嘴，而設計上卻類似推進大型發動機如RS-25發動機的噴嘴。RS-25發動機是用來推進NASA空間發射系統（SLS）火箭的，是舉重型探測類火箭，將把人類帶到火星上。

　　“我們不只是想測試一個噴嘴，還想證明3D列印能給火箭設計帶來變革，提高系統性能。”馬歇爾工程指揮部主管克裏斯·辛格説，“在測試中，這些部件表現得出乎意料的好。”如果用傳統製造方法，要造163個單獨零件然後再組裝起來，但3D列印只需兩個零件，不僅節約了時間金錢，而且造出的部件能提高火箭發動機性能，減少失敗可能性。

　　兩個火箭噴嘴分別由兩家公司列印。“我們的目標之一是與多家公司合作，為這種新的製造工藝制定標準。”馬歇爾推進工程師詹森·特賓説，“我們與行業合作，學習怎樣在航空硬體製造的每個階段——從設計到空間操作，利用這種加法製造的優勢。我們正在把學到關於火箭發動機部件製造的一切，應用到空間發射系統及其他航空硬體上。”

　　由於加法製造設計獨特，不僅能幫設計師製造和測試火箭噴嘴，還能使測試更快更智慧。馬歇爾中心擁有室內加法製造能力，“這讓我們能看到測試數據，根據數據來修正部件或測試標準，迅速改變生産再返回來測試。”負責本次測試的推進工程師尼古拉斯·凱斯説，“這會加速整個設計、開發與測試過程，讓我們能以更少的風險和成本努力改革設計。”

　　本著降低未來發動機的製造複雜性、節約時間、減少製造組裝成本的目的，工程師們不斷測試越來越複雜的噴嘴、火箭噴管及其他零件。對於改進火箭設計、完成深空任務來説，加法製造是一種關鍵技術。（常麗君）

　　左圖 工程師用3D列印火箭噴嘴完成了點火燃燒測試。一些參數的特定設計，旨在提高火箭發動機性能。噴嘴混合了液態氧和氣態氫，燃燒溫度超過6000華氏度（約3316攝氏度），産生了超過2萬磅的推擲力。