美國火箭實驗室正打造世界最大碳纖維復(fù)合材料“中子”火箭
美國火箭實驗室的中子號中型載荷火箭在太空旅行方面取得了創(chuàng)新性的進展,這是迄今為止制造的最大的復(fù)合材料火箭。最初,數(shù)百層、數(shù)千平方英尺的碳纖維被手工鋪設(shè)到一個模具上,一個龐大的團隊花費了數(shù)周時間才完成。
現(xiàn)在,39英尺高的碳復(fù)合材料3D打印機每分鐘可鋪設(shè)328英尺長的碳纖維,有了火箭實驗室的新型自動光纖鋪放(AFP)機,一天之內(nèi)就能完成。
你可以把它想象成類似于一臺39英尺(12米)高、75噸重的自主式3D打印機,它能以每分鐘328英尺(100米)的速度打印出碳纖維層。它不是“打印”部件,而是將碳纖維片一層一層地向不同方向鋪設(shè),以增強每個結(jié)構(gòu)的強度和剛度。AFP的橫向移動能力可達(dá)98英尺(30米),因此完全有能力鋪設(shè)最大的部件——91英尺(28米)長的中子火箭中間級和整流罩。
AFP還負(fù)責(zé)將直徑為22.9英尺(7米)的第一級和直徑為16.4英尺(5米)的第二級油箱分層。
在加工工件時,內(nèi)置的全自動檢測系統(tǒng)會掃描碳復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的缺陷或瑕疵,并在進行下一層加工前暫停,提醒操作員注意。
SpaceX的星際飛船主要由不銹鋼(300系列"HFS",就像Cybertruck的“防彈”材料)制成,而波音的Starliner主要使用鋁合金。最初,SpaceX考慮在星際飛船上使用CF復(fù)合材料,但考慮到不銹鋼的成本效益、耐溫性和耐用性,最終選擇了不銹鋼。
火箭實驗室預(yù)計,AFP的使用將使世界上最大的復(fù)合材料可重復(fù)使用火箭的建造成本更低,生產(chǎn)速度更快、更容易,從而節(jié)省超過15萬個工時。
火箭實驗室網(wǎng)站稱,該公司的目標(biāo)是在2025年發(fā)射第一枚中子火箭。