Продвинутое наплавление и аддитивная депозиция для экономичного герметизирования каналов охлаждения в ракетных соплах

Низкозатратные крупномасштабные жидкостные ракетные двигатели с регенеративно охлаждаемыми соплами обеспечат надежный и дешевый доступ в космос. Охлаждающая жидкость под высоким давлением циркулирует через систему каналов внутри сопла для надлежащего охлаждения стенок сопла, чтобы выдерживать высокие температуры и предотвратить отказ. Достичь доступного производства и герметизации сложных каналов сопла было сложно.

Научный центр Маршалла NASA разработал надежную и упрощенную аддитивную технологию производства для изготовления внешней оболочки внутренней облицовки сопла для герметизации каналов внутри и удержания высокого давления охлаждающей жидкости. Технология Laser Wire Direct Closeout (LWDC) сокращает время изготовления сопла и позволяет проводить осмотр в реальном времени во время сборки.

Технология LWDC обеспечивает улучшенный стеновой сопл с внешней оболочкой, сплавленной с внутренней облицовкой для удержания охлаждающей жидкости. Она опирается на крупномасштабные технологии наплавления, использовавшиеся долгие годы в нефтегазовой отрасли и в ремонтной индустрии для аэрокосмических компонентов. LWDC использует проволочную свободную лазерную депозицию для создания особенностей на месте и герметизации каналов охлаждения. Она позволяет создавать биметаллические компоненты, такие как внутренняя медная облицовка с оболочкой из суперсплава.

LWDC начинается, когда изготовленная облицовка из одного материала наплавляется промежуточным материалом, создающим базовую структуру для нарезки каналов. Роботизированная проводная система аддитивной сварки с плавлением создает свободную оболочку снаружи облицовки. Нарастая от базы, вращающаяся сварочная головка навивает катушку проволоки, герметизируя каналы охлаждения по мере того как лазер движется по окружности вокруг нарезной облицовки. Это создает стык на границе двух материалов, который надежен и воспроизводим. Процесс LWDC с проволокой и лазером продолжается для каждого слоя, пока нарезная облицовка полностью не будет герметизирована без необходимости каких-либо наполнителей внутри каналов охлаждения.

Одна вариация позволяет создать биметаллическую деталь (медь/суперсплав и т.д.) для оптимизации материала там, где он нужен. Производственный процесс продемонстрирован на серии разных сплавов. В огневых испытаниях детали подвергались экстремальным температурам и давлению в камере сгорания в течение 1000+ секунд. Микрографическое исследование горячего испытательного образца подтвердило, что стыки герметизации каналов охлаждения надежны и деформация каналов минимальна.

NASA активно ищет лицензиатов для коммерциализации этой технологии. Пожалуйста, свяжитесь с консьержем лицензирования NASA по адресу This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. или позвоните 202-358-7432 для начала обсуждений лицензирования. Перейдите по ссылке здесь для получения дополнительной информации.