总部位于迪拜的工程公司LEAP 71完成了两款20千牛级甲烷-液氧火箭发动机的热试车,从初始方案到点火测试耗时不到三周。这两款发动机完全由该公司的大型计算工程模型Noyron自主生成,未经过人工直接设计。其中一款采用传统钟形喷管设计,另一款为全尺寸塞式喷管,均可产生约2吨推力(4500磅力),计划用于轨道运载火箭。此次测试是Noyron模型的又一次验证——该系统通过将物理原理、工程规则与生产限制整合进统一计算框架,能将性能要求直接转化为可制造硬件。
单一工程模型实现从方案到热试车
LEAP 71表示,Noyron作为自主工程系统能端到端生成复杂机械。本次热试车获得的真实世界数据既可验证模拟结果,又能反馈优化模型。联合创始人林·凯泽指出:"Noyron是我们将工程流程全面编码为可自主运行计算模型的持续尝试,它能极大压缩迭代周期,实现传统方法难以制造的产品。发动机热试车产生的关键数据是虚拟仿真无法替代的。"
太空推进仍是该公司的核心应用领域。过去18个月里,LEAP 71平均每月测试一台Noyron生成的发动机,每款设计都刻意不同以探索模型物理表征的边界。
甲烷建模与发动机性能结果
本次所有发动机均采用高温铜合金(CuCrZr)通过增材制造生产,由德国金属3D打印专业公司Aconity3D制造。相比早期煤油发动机,低温甲烷燃料对建模提出了更高要求。首席执行官兼Noyron总架构师约瑟芬·利斯纳解释道:"甲烷是复杂的推进剂,其密度随温压变化显著,要求Noyron的预测必须精准才能制造出可用硬件。发动机尺寸增大也带来了新挑战。"
测试中,钟形喷管发动机在额定室压和推力下实现稳定运行,燃烧效率超93%——LEAP 71称这对首次热试车是优异成果。采用环形燃烧室环绕中央塞锥设计的塞式喷管发动机虽因启动瞬态问题仅完成单次点火,但仍达到50巴的满室压,验证了核心设计假设。
下一步发展计划
测试结果正用于优化启停控制(特别是塞式喷管构型)。试验中验证的先进点火系统将用于后续测试。利斯纳表示:"过去12个月我们测试了1.5-7.5千牛级煤油发动机,涵盖不同材料和构型。Noyron现已能首次生成即合格的煤油/液氧火箭推进器,我们相信低温甲烷发动机也将很快达到同等水平。此次测试验证了Noyron能极大缩短客户使用自主设计发动机的研发周期。"
20千牛级甲烷发动机推力约为LEAP 71计划2026年测试型号的10%。该公司透露,目前正利用全球最大金属增材制造系统对200千牛级及2000千牛级概念设计进行制造验证。
AI与3D打印推动航空航天创新
LEAP 71的测试反映了航空航天领域向AI自动化和先进增材制造转型的趋势。在欧洲,GKN航空航天公司已在瑞典特洛海坦的发动机系统卓越中心部署Interspectral公司的AM Explorer软件,通过实时监测与AI质量保障提升金属3D打印效率。该系统能捕捉制造数据、通过AI模型检测异常并生成缺陷报告,帮助减少材料浪费、加速航空发动机部件交付。
英国政府近期斥资1410万英镑支持霍尼韦尔牵头的STRATA项目,旨在通过开发新一代增材制造技术提升航空航天供应链韧性并降低碳排放。霍尼韦尔约维尔工厂将联合3T增材制造、BeyondMath、Qdot Technology及牛津热流体研究所共同推进该项目。
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