科技日报讯 近日，美国国家航空航天局（NASA）成功测试了两个迄今设计最复杂的、3D打印制造的火箭发动机喷嘴。两个喷嘴分别进行了5秒钟点火试飞，产生了2万磅的推力。设计的氢氧旋混几何流型使燃烧产生的推力达到每英寸1400磅，温度达到6000华氏度。测试地点在亚拉巴马州的马歇尔空间飞行中心。

    据物理学家组织网9月1日报道，通过这次设计，NASA工程师推进了3D打印技术的极限。他们先把设计方案输入3D打印计算机，然后由打印机一层层地打出每个部分，通过激光把金属粉末融合在一起，这一过程叫做选择性激光熔融。

    3D打印也叫加法制造。设计者可以用40个喷头打印一个整体部件，而不用分别制造。他们打印的部件在尺寸上类似小火箭发动机喷嘴，而设计上却类似推进大型发动机如RS-25发动机的喷嘴。RS-25发动机是用来推进NASA空间发射系统（SLS）火箭的，是举重型探测类火箭，将把人类带到火星上。

    “我们不只是想测试一个喷嘴，还想证明3D打印能给火箭设计带来变革，提高系统性能。”马歇尔工程指挥部主管克里斯·辛格说，“在测试中，这些部件表现得出乎意料的好。”如果用传统制造方法，要造163个单独零件然后再组装起来，但3D打印只需两个零件，不仅节约了时间金钱，而且造出的部件能提高火箭发动机性能，减少失败可能性。

    两个火箭喷嘴分别由两家公司打印。“我们的目标之一是与多家公司合作，为这种新的制造工艺制定标准。”马歇尔推进工程师詹森·特宾说，“我们与行业合作，学习怎样在航空硬件制造的每个阶段——从设计到空间操作，利用这种加法制造的优势。我们正在把学到关于火箭发动机部件制造的一切，应用到空间发射系统及其他航空硬件上。”

    由于加法制造设计独特，不仅能帮设计师制造和测试火箭喷嘴，还能使测试更快更智能。马歇尔中心拥有室内加法制造能力，“这让我们能看到测试数据，根据数据来修正部件或测试标准，迅速改变生产再返回来测试。”负责本次测试的推进工程师尼古拉斯·凯斯说，“这会加速整个设计、开发与测试过程，让我们能以更少的风险和成本努力改革设计。”

    本着降低未来发动机的制造复杂性、节约时间、减少制造组装成本的目的，工程师们不断测试越来越复杂的喷嘴、火箭喷管及其他零件。对于改进火箭设计、完成深空任务来说，加法制造是一种关键技术。（常丽君）  

    左图 工程师用3D打印火箭喷嘴完成了点火燃烧测试。一些参数的特定设计，旨在提高火箭发动机性能。喷嘴混合了液态氧和气态氢，燃烧温度超过6000华氏度（约3316摄氏度），产生了超过2万磅的推掷力。