SLA 3D 프린팅된 소용돌이 냉각 로켓 엔진

3D 프린팅은 프로토타입 제작 및 개발을 위한 놀라운 도구이지만 재료의 특성은 기능 부품의 제한 요소가 될 수 있습니다. [AX Technologies]의 [Sam Rogers]와 동료들은 소형 액체 연료 로켓 엔진을 테스트 및 개발해 왔으며 와류 냉각을 사용하여 수지 3D 프린팅 연소실을 보호하는 데 성공했습니다. (동영상은 아래에 삽입되어 있습니다.)

와류 냉각은 엔진 노즐 바로 안쪽 연소실에 접선 방향으로 산소를 주입하여 연소실 벽을 따라 냉각되고 소용돌이치는 와류 경계층을 생성하는 방식으로 작동합니다. 산소는 연소실의 앞쪽 끝으로 이동하여 연료와 혼합되어 중앙에서 점화됩니다. 이는 노즐 자체를 보호하지 않으며, 몇 초만 지속되면 사용할 수 없게 됩니다. 그러나 테스트 엔진의 모듈식 설계 덕분에 테스트할 때마다 작은 노즐 부분만 다시 인쇄해야 했습니다. 이 부품은 금속 3D 프린터를 사용하여 제조할 수 있지만 특히 이 실험 단계에서는 비용이 여전히 매우 높습니다. 투명한 수지 부품을 사용하면 연소를 관찰하고 모든 테스트에서 보다 정확한 결론을 도출할 수 있습니다.

이 엔진은 훨씬 더 큰 로켓 엔진의 토치 점화기로 사용되도록 고안되었습니다. 연료는 연소실 전면에 분사되며, 여기에는 산소-연료 혼합물을 점화하기 위한 스파크 플러그가 있습니다. 산소와 연료의 흐름은 선형 레일에 엔진과 함께 장착된 마이크로 컨트롤러에 연결된 두 개의 서보 작동 밸브에 의해 제어됩니다. 이를 통해 테스트 엔진이 자유롭게 움직일 수 있으며 로드 셀을 밀어 추력을 측정할 수 있습니다. 점화 지연으로 인해 엔진이 폭발하는 것을 방지하기 위해 밸브가 열리기 전에 스파크가 생성되며, 밸브 순서와 타이밍을 정확하게 맞추는 것이 중요합니다. 이후 여러 번의 반복과 파괴된 부품을 통해 [AX Technologies] 팀은 배기 장치에 선명한 초음속 마하 다이아몬드 패턴을 적용하여 성공적인 점화를 달성했습니다.

이는 제한된 예산으로 인상적인 발전을 가능하게 하는 3D 프린팅 및 저렴한 전자 제품의 또 다른 예일 뿐입니다. 또 다른 예는 고체 연료 엔진을 사용하여 모형 로켓이 스스로 착륙하도록 하는 [Joe Barnard]의 진전입니다. 회사와 조직에서는 몇 년 동안 로켓 엔진에 3D 프린팅된 구성 요소를 사용해 왔으며 오픈 소스 버전도 본 적이 있습니다.