Metal AM позволяет студентам разработать концепцию экономичного ракетного турбонасоса

30 августа 2023 г.

Поделитесь в своей сети:

Два студента бакалавриата, Закари Лесан и Патрик Уотсон, из программы аэрокосмических инженерных наук в Университете Колорадо в Боулдере, сотрудничали с экспертами из CFTurbo, Velo3D, Silicon Valley Elite Manufacturing, EMP и других, чтобы разработать экономичную и надежную концепцию ракетного турбонасоса. . Во время стажировок на местах они установили отношения со старшими конструкторами Space X и Launcher, которые помогли им понять пути решения наиболее насущных проблем, связанных с проектированием ракет и созданием идеальных, цельных, высокопроизводительных компонентов для космоса.

Зак Лесан, первоначальный руководитель этой студенческой команды из двух человек, придумал идею проекта в январе 2021 года, когда учился на первом курсе бакалавриата. Уотсон присоединился к компании и взял на себя большую часть обязанностей в конце 2022 года, после того как Лесан окончил учебу и начал стажировку в SpaceX.

«Я начал этот проект, потому что любил ракеты и турбомашины», — поделился Лесан. «Я знал, как работают твердотельные ракетные двигатели, и проектировал их еще в старшей школе. Однако мое воображение захватили ракеты с жидкостными двигателями. Мне очень хотелось разобраться во всех деталях».

«Я атаковал проблему в лоб», — добавил Лесан. «Это была прекрасная возможность изучить проектирование компонентов, проектирование сложных сборок, САПР, принципы проектирования 3D-печати, а также различные решения программного моделирования для решения основных задач».

Научиться решать инженерные задачи было очевидным преимуществом этого предприятия. Однако процесс проектирования и изготовления турбонасоса представлял собой еще больше проблем, которые необходимо было преодолеть. Самой сложной, но, возможно, самой полезной задачей было сотрудничество с отраслевыми партнерами, которые могли предложить аддитивное производство, механическую обработку, готовые детали, такие как уплотнения и крепежные детали, а также консультации. Обычно такими усилиями занимаются опытные менеджеры. Однако Лесан, а затем и Уотсон сделали партнерство с приобретением важным элементом в перемещении поддержки и производства за пределы школьной производственной лаборатории на более развитые промышленные площадки.

На ранних стадиях проекта Лесан стремился к моноблочному строительству и связался с поставщиком металлоконструкций Velo3D. Он знал, что их возможности по созданию лазерного лучевого порошкового синтеза (PBF-LB) имеют решающее значение для производства двигателя SpaceX Raptor. Этот запрос привел к беседе с вице-президентом Velo3D по глобальным продажам и развитию бизнеса Заком Мерфи и директором по техническим продажам Джином Миллером. Оба человека поддержали Лесана и предложили технологии и услуги компании для проекта.

«Зак и Джин были в восторге от этого проекта», — сказал Лесан. «И их волнение еще больше усилило мою приверженность. Возможности проектирования принтеров Velo3D и их личная поддержка в конечном итоге побудили меня пройти весь процесс проектирования турбонасоса».

После звонка Лесана в Velo3D произошел еще один прорыв. В ходе модернизации турбонасоса Лесан познакомился с Патриком Уотсоном, который вскоре стал его со-разработчиком, в Лаборатории ракетного зондирования CU (CUSRL). Там они обнаружили общий интерес к турбомашиностроению, и началось их совместное предприятие. «Зак [Лесан] показал мне свою инженерную презентацию, и я был поражен тем, насколько она технически продвинута», — сказал Уотсон.

«Патрик вмешался примерно в период Рождества 2021 года», — добавил Лесан. «Я узнал, что он работает над турбомашинами во время стажировки в Launcher [компания Vast]. Это сразу же подготовило почву для нашего сотрудничества. Патрик узнавал все больше и больше о моем первоначальном дизайне в начале 2022 года, а затем в том же году полностью взял на себя наш проект в плане изготовления деталей и работы с партнерами. Он продолжил работу над чертежами, производственной документацией, CFD и окончательными результатами».

За последние пять лет произошел значительный прогресс в космической и ракетной технике. Как независимые инженеры, так и коммерческие компании работают над созданием цельных ракет и консолидацией подходов к производству. Цель, которую разделяют Лесан и Уотсон, состоит в том, чтобы уменьшить зависимость от традиционных методов механической обработки, литья, пайки и соединения, которые ограничивают функциональные характеристики, снижают надежность и зависят от сокращающейся цепочки поставок.