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窥视Boom Supersonic的XB-1中6个VBV机身歧管的3D打印

3D科学谷

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根据3D科学谷的市场了解,Boom超音速的XB-1是世界上第一个独立开发的超音速喷气飞机。用于验证Boom未来的商业客机Overture的关键技术,例如先进的碳纤维复合材料结构、计算机优化的高效空气动力学设计,和高效的超音速推进系统。

超音速的非凡加工技术

根据雪球网的报道,Boom Supersonic和VELO3D于2019年宣布建立合作,以制造复杂的飞机硬件来组建XB-1,并在VELO3D的Sapphire系统上进行了一系列鉴定试验。打印的钛零件用于发动机硬件、环境控制系统和结构件。其几何设计特征包括具有高纵横比的高而薄的外壁,这些外壁本身难以通过传统工艺(例如焊接和铸造)或大多数现有的3D打印技术来制造。VELO3D独特的SupportFree打印工艺支持前所未有的设计自由度和质量控制,消除了飞机设计创新中的制造限制。

根据VELO3D首席执行官兼创始人Benny Buller,由于在空气动力学设计方面必须同时满足卓越的耐用性和高温工作的挑战性要求,飞机硬件尤其难以通过3D金属打印的方式来制造。但VELO3D的技术能够生产轻薄、复杂的设计部件,满足最苛刻工作条件下的任务关键型应用要求。VELO3D与Boom的合作伙伴关系是金属增材制造行业的一项真正进步,而XB-1超音速飞机则是航空工业的革命者。

VELO3D的Sapphire 3D金属打印机为Boom Supersonic的XB-1飞机制造了21个硬件组件。

根据3D科学谷的了解,XB-1的开发过程充分利用了计算机仿真软件和3D打印的优势,使得设计和制造过程更快、更高效。Boom的优势在于可以在数百种计算机仿真中迭代和测试设计,相比于使用风洞对设计进行迭代,不仅成本高昂,而且非常耗时。

工程师能够在飞机的设计过程中运行数千个计算机模拟计算,仿真和3D打印对提升Boom的设计效率很重要,基于市场对长途航空旅行的巨大需求,数十年的技术进步以及燃油效率的提高,Boom发力运行经济性大大改善的超音速客机,通过下一步要开发的Overture以便使乘机的成本与目前的公务舱旅行相当,据称已经获得了日本航空和维珍航空的预定。

Boom还试图通过使用最新的降噪技术来提高环保意识,确保其发动机的稳定性与低碳排放,面向可持续的航空燃料兼容,并建立LEED认证的装配线。

AR1发动机©CNBC

/ 3D打印-赢得超音速制造技术竞赛的关键此外,Aerojet Rocketdyne 为美国国家航空航天局(NASA)和美国国防高级研究计划局(DARPA)制造的新型高超音速发动机2018年成功通过测试。这其中,3D打印技术与高超音速航天发动机制造经验的结合,为研发下一代高超音速推进系统奠定基础。Aerojet Rocketdyne 开发的“新型双模式冲压式喷气发动机/超燃冲压(DMRJ)发动机”,结合了燃气涡轮发动机(形成基于涡轮的联合循环推进-TBCC系统), 能够将飞行器从静止状态推进到5马赫或更高的高超音速飞行状态并再次返回。更多信息请参考3D科学谷发布的《3D打印与航天制造业白皮书》《3D打印高温合金白皮书》《3D打印与航空发动机白皮书》《3D打印与陶瓷白皮书》。

3D打印正在助力超音速飞机成为新的商业角逐点,根据3D科学谷的市场观察,波音和劳斯莱斯已投资2650万英镑(约合3760万美元)于英国Reaction Engines公司,致力于3D打印SABRE发动机和开发未来超音速旅行发动机方案。这种混合动力发动机的发展的一个重大突破是Reaction Engines专有的换热器技术,它是“世界上冷却空气最强有力的手段”。该技术可以从空气中去除400 MW的热量“相当于一个小型发电厂。”在此热交换过程中防止结冰的推进剂注射器系统使用3D打印增材制造技术制造。

而GE将旗下Affinity涡扇发动机经行特殊改装优化,采用了经过验证的超音速飞行技术,能够满足Aerion AS2的超音速飞行要求。根据3D科学谷的市场观察,GE的Affinity也使用了大量的3D打印技术。

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