的介绍：
依据泰伯智库，2023-2028年，商业航天工业将进入展开黄金期，估计2025年商场规划将达2.8万亿元。虽然起步晚于国外，但国内商业航天业展开势头迅猛。据新财富核算，现在国内的商业航天独角兽（估值到达67亿元及以上的未上市企业）共10家，总估值到达1038亿元。
3D打印技能正在催生火箭制作的新赛道，已成为火箭制作进程中的国家栋梁技能。商业航天进入展开快车道，也将极大的影响3D打印，尤其是金属3D打印技能的运用展开。
依据商场研讨咨询组织AMPower, 2022年增材制作商场产生明显改变，航天军工的需求强势兴起，其间商业航天发起机的3D打印需求是首要的驱动要素之一，导致包含对选区熔融金属3D打印、电弧熔丝增材制作技能、激光堆积送粉成形、复合材料增材制作技能的需求都产生了急剧的增加需求。依据AMPower 2023全球工业增材制作商场陈述，2022年选区熔融金属3D打印的一个直观的展开趋势是超越600mm加工尺度的大型设备需求上升，其间航空航天范畴购买的金属3D打印设备单台均价在100万欧元以上，一方面满意大尺度加工零件需求，一方面满意小批量零件的量产制作需求。
4月24日是第八个我国航天日。值此之际，3D科学谷将共享刊登在《空天动力眺望》的《全球液氧甲烷火箭发起机研发展开系列—我国商业航天篇》一文，并在文后盘点我国商业航天企业在液氧甲烷火箭发起机研发中所展开的典型3D打印运用。
液氧甲烷火箭发起机具有无毒环保、高比冲、低本钱、易于重复运用等特色，而且有在外星原位出产的潜力，能够较好地满意商业化火箭发射的需求，因而液氧甲烷发起机技能近年来跟着私家商业航天企业的蓬勃展开而日新月异，世界各个国家和地区出现出一批成熟度各异的有代表性的类型。本文测验对近年来液氧甲烷发起机研发展开进行一些收拾，以飨读者。
在液氧甲烷发起机范畴，我国是世界上除美国外研讨最如火如荼的国家，虽然由于前史原因而技能底子薄，研讨起步晚，整体研发发展靠后，但前进速度却不落下风。近年来，受商业航天公司兴起的影响，国内也出现了一批民营航天企业，其间有不少公司瞄准了商业火箭发射商场，开端开发液氧甲烷发起机。本系列第二篇文章介绍我国商业航天公司液氧甲烷发起机研发展开。
北京蓝箭航天公司于2015年建立，2016年下半年开端着手研发液体火箭发起机，现在致力于研发以液氧甲烷发起机为动力的大中型火箭。
蓝箭航天的液氧甲烷发起机产品包含天鹊11（TQ-11）、天鹊12/12A（TQ-12/12A）和天鹊15A（TQ-15A）三型发起机，其间天鹊11可作为游机，天鹊12/12A是一级主发起机（12A是12的改善型），天鹊15A是二级主发起机。三型发起机参数如表 1所示，概念图如图 1所示。
图 1 天鹊发起机概念图（左：天鹊11, 中：天鹊12，右：天鹊15A）
天鹊11是蓝箭研发的8吨级四机组发起机游机，每机组推力为2吨，用于火箭推力矢量操控。2018年7月，蓝箭航天举行发布会，对外发布了“80+10”的火箭动力体系技能道路吨级液氧甲烷发起机(TQ-12)通用于火箭一级和二级，10吨级液氧甲烷发起机(TQ-11)通用于火箭二级游机和三级。
天鹊11选用燃气产生器循环、同轴式涡轮泵，1台涡轮泵一起供给4台个推力室，与80吨的主发起机共用阀门。天鹊11选用了泵后摇晃技能，摇晃视点达±25°，完结火箭的俯仰、偏航和滚转操控，还选用自生增压技能，可直接为推动剂贮箱供给增压介质。在出产上，广泛选用3D打印技能，缩短了组件制作周期。在研发中，天鹊11国内初次将流体动压密封技能运用于液体火箭发起机工程研发，该技能具有低走漏、零磨损、习惯屡次起停的特色，能进步发起机的牢靠性；此外，还打破高精度低温混合比调理器技能，调理器由电机、操控仪操控器驱动，完结低温发起机混合比无级调理，调理规划达±10%，可削减推动剂剩余量，进步火箭运载才能。
2019年1月，天鹊11完结燃气产生器热试车，7月完结650s推力室长程试车，9月完结半体系试车，11月20日完结总装安装，并在11月30日完结全体系试车，成为其时国内唯一多喷管液氧甲烷火箭发起机。依据报导，在该次试车中发起机起动关机平稳敏捷，实测结果与核算值杰出符合，四台推力室作业共同，各组件振荡脉动幅值低，试后产品无缺，开端查核了发起机技能计划可行性、起动关机时序合理性、多项立异技能、水平状况游机试车工位习惯性。2020年3月，天鹊11在蓝箭湖州实验基地进行了10s、100s、750s（掩盖悉数使命时刻）和1500s热试车，确认了发起机质量和工艺状况安稳。2020年7月，朱雀二号火箭完结操控体系和二级游机的匹配性验证实验，天鹊11在此次实验中单次作业时刻长达3000s，单台累计作业时刻4500s，超越额外作业时刻5倍，类型累计作业时刻超越10000s，完结了±25°摇晃试车。2021年3月，天鹊11又完结一轮试车，单次焚烧时刻4000s，单台累计作业时刻超越10000s，类型累计作业时刻超越30000s，还完结模仿飞翔进程查核，90%~110%接连变推力查核，低温推动剂自生增压实验和摇晃实验等项目。现在从揭露报导看来，天鹊11的状况现已比较安稳，现已具有运用条件，后续也顺畅参加朱雀二号火箭的联试。
天鹊12是80吨级发起机主机，是蓝箭航天一切产品中的重头戏。天鹊12的研发比天鹊11愈加按部就班一些，首要进行了缩比验证机的研发，然后再进行全尺度发起机研发。2017年，蓝箭开端研发10吨级的缩比推力室原型机，同年9月完结推力室规划，2017年末到2018年头完结了燃气产生器焚烧实验，2018年2月开端推力室试车，验证了全尺度发起机所触及的一系列技能。
2018年7月的发布会上，蓝箭宣告完结了天鹊12前期版别的规划作业，随后几个月内，发起机各组件密布交给，并在2019年3月完结安装。同月月底，天鹊12完结5秒的半体系试车，测验了除推力室以外的涡轮泵、燃气产生器、各种阀门、焚烧和起动设备及总装管路。2019年5月，天鹊12包含推力室在内的整机完结安装，一周后，天鹊12该类型初次完结全体系试车，在接下来的又一周时刻里接连进行了四次试车，并在5月17日进行了20s的试车，这标志着天鹊12所需的悉数技能根本完结打破。随后，2019年7月，天鹊12又完结了100%推力试车，总试车时刻100s，验证了多项发起机技能和并对百吨级发起机试车台进行了查核，报导发起机实测推力高于规划值，部分要害参数到达飞翔要求；2019年10月26日，天鹊12完结了变推力长程试车，总试车时刻200s，验证了推力调理技能和低温调理器技能。随后，2020年5月，天鹊12完结三次摇晃试车焚烧实验，与朱雀二号火箭的操控体系进行匹配，验证了大推力主发起机泵后摇晃技能。11月，天鹊12与天鹊11组合成为火箭二级发起机组并完结联合试车，两型发起机共用操控和吹除模块，查核了二级发起机体系和总装结构计划可行性及主机游机作业协调性。2021年1月，天鹊12接连完结五次400s的长程牢靠性试车查核，掩盖13倍飞翔时刻，并进行了推力习惯性、混合比习惯性、极限进口温度压力实验，验证发起机牢靠性和安稳性。2月，四台天鹊12构成了的火箭一级动力体系拼装完结，这标志着天鹊12该类型已根本定型。依据蓝箭航天发布的音讯，到2022年7月底，现已有37台天鹊12被出产出来发起机出厂，热试车时刻总计超越20000s，单台发起机累计发起11次，累计焚烧时刻3357s。
天鹊12A是天鹊12发起机的改善型，于2021年2月天鹊12完结研发后立项，充沛承继了天鹊12前面类型的技能，经过规划优化进步了9%的推力和4s的比冲，而且减轻了100kg的分量。TQ-天鹊12A在2022年8月进行了二次起动查核试车，在作业400s后关机，再然后二次起动作业10s，发起机起动关机正常，作业平稳。
天鹊15A能够看做是天鹊12的真空版改善型，与后者共用涡轮泵、阀门、燃气产生器等要害部件，取消了游机，节省了400kg分量，一起增大了喷管面积比，一起还具有±4°双向摇晃功用，可焚烧三次，可具有60%~110%深度变推才能，涡轮排气引进喷管延伸段，进步比冲一起减小了侧向力。2022年9月25日，天鹊15A完结安装，10月19日在湖州基地完结初次全体系试车，实验时长20s，该次试车带伺服组织，但不带大未运用喷管延伸段，查核了改善计划可行性和时序正确性。
2022年11月，蓝箭航天自主研发的朱雀二号运载火箭（遥二）首要部组件齐套，在嘉兴蓝箭航天中心开端总装作业。该火箭为两级运载火箭，一级选用4台天鹊12系列80吨级液氧甲烷发起机并联，二级选用单台天鹊12系列发起机和一台10吨级天鹊11发起机游机。12月14日16时30分，蓝箭航天在酒泉卫星发射中心履行朱雀二号遥二初次飞翔实验，火箭一二级主机作业正常，但二级的天鹊11游机作业反常，终究发射使命未能成功。虽然朱雀二号这次不幸未能成为全球首款成功入轨的液氧甲烷火箭，但据报导，火箭仍飞越了卡门线km），能够说在液氧甲烷发起机的实战验证中走得最靠前了。
北京星际荣耀公司于2016年10月建立，致力于研发商业运载火箭并供给体系性发射处理计划，为客户供给体系、高效、优质、具性价比的发射服务，进步人类自在进出空间的才能处理计划。星际荣耀的液氧甲烷发起机产品包含焦点1号和焦点2号，其间焦点1号（JD-1）是15吨级推力发起机，估计将配备到双曲线二号火箭上，其一子级选用9台焦点1号发起机，二子级选用一台。焦点2号（JD-2）是100吨级推力主发起机，将被用于未来的双曲线三号运载火箭上，一子级配备9台焦点2号发起机，二级配备一台焦点2号真空版。两型发起机参数如表 2所示，概念图如图 4所示。
虽然星际荣耀公司建立时刻比较早，但前期首要会集精力在固体火箭的研发上，在液氧甲烷发起机上的研发开端较晚。2018年6月1日，星际荣耀发布新闻称焦点1号燃气产生器焚烧实验成功，2019年3月完结涡轮泵和副体系100s联试，4月完结推力室焚烧实验，7月完结200s的全体系长程试车，完结完毕了容貌阶段研发。同年12月25日，焦点1号完结500s全体系试车，阐明其牢靠性到达必定水平。2020年5月19日到6月6日，同一台发起机又先后完结四次试车，最长焚烧时刻达500s，累计焚烧时刻超越了1500s，验证了二次起动、自生增压体系、分瓣式起浮环密封、气瓶起动等技能，7月8日到17日，焦点1号又完结了两次200s的变推力长程试车，验证了接连流量调理组织的牢靠性，累计试车时刻到达2107.5s，至此该类型根本完结阶段性研发方针。
2020年11月11日，焦点1号完结500s的二次起动摇晃试车，2021年4月1日，完结500s模仿飞翔变推力试车，发起机在50%-100%推力规划内接连作业，实验证明发起机具有履行笔直起降使命的条件，4月26日，发起机又完结与箭上操控体系的联合热试车。
至于焦点2号，现在与其相关的音讯较少，星际荣耀官方只说泄漏信息仅包含它的推力为百吨量级和比冲大于300s，前面表2中所列详细参数来自国外爱好者收拾，没有短少更多材料佐证。2022年9月2日，星际荣耀宣告焦点2号的火炬焚烧器和针栓喷注器燃气产生器联合焚烧实验获得成功。后续该类型应该或许会有更多展开，但现在未有揭露音讯标明星际荣耀具有自己的实验台，焦点系列的实验或许是在租借的实验成的，而焦点2号的推力较大，需求更大更好的推动剂保证设备，其研发速度或许会严峻受限于现在租借实验台的实验才能。
神州云箭公司（北京）空间科技有限公司建立于2017年10月，是一家专业研发液氧甲烷发起机的民营航天企业。与蓝箭航天和星际荣耀不同的是，该公司神州云箭专心于制作液氧甲烷发起机而不触及运载火箭。
神州云箭的首要产品包含10吨级的凌云和70吨级的龙云两型发起机，小推力的凌云经过多级并联可满意小型液体火箭的发射、收回及复用需求，也能够用于上面级，而大推力的龙云能够作为自动力运用。两型发起机参数如表 3所示，概念图如图 6所示。
凌云发起机选用柔性喷注单元规划，能够快速替换喷注单元，便于实验和计划迭代，而且广泛选用激光焊接激光焊和电子束焊，经过很多选用3D打印技能，削减了90%的焊缝，还运用仿真手法进步规划牢靠性，防止选用贵重的高温合金材料，节省本钱。发起机涡轮泵可选用气瓶起动，泵端温度约-190℃，涡轮端燃气温度约700℃，功率大于1MW，分量小于31kg。发起机选用主、副双路火矩式电焚烧发起，防止了传统的火药柱发起办法，满意火箭收回时屡次发起需求地的一起完结了发起机整机无火工品，也进步了发起机储存、运送的快捷性。此外，发起机选用泵前摇晃计划，保护选用全氮气，代替传统氦气，下降运用保护本钱。
凌云发起机开端开发的时刻不得而知，2018年4月24日，神州云箭宣告凌云发起机火炬焚烧体系已进行了数十次焚烧实验，7月14日，凌云发起机副体系经过200s长程试车查核，验证了燃气产生器、火炬焚烧体系和低温阀门的作业牢靠性，11月完结推力调理体系的半什物仿线月完结全尺度推力室短程热试车，验证了推力室的活动传热特性和多工况下的作业牢靠性。
2019年1月，凌云发起机涡轮泵完结低温介质查核实验，集齐了凌云发起机所需的悉数首要组件齐套，5月完结总装总测，7月完结屡次整机20%~30%低推力热试车实验，验证了焚烧设备和涡轮泵的习惯性，以及低箱压状况下涡轮泵发起全程汽蚀状况作业的习惯性。随后，神州云箭公司或许是意识到租借试车档期不安稳的其他单位试车台无法满意密布的发起机实验需求，神州云箭开端在安徽蚌埠建造自己的实验台，该实验台具有同规划双工位布局，能够满意密布的实验需求。2019年剩余的时刻和2020年全年里，神州云箭首要精力会集在新实验台的建造上，凌云发起机研发暂停，没有报导更多的实验。直到2021年3月和4月，凌云发起机在神州云箭蚌埠的新试车台上开端了密布实验，先后进行了屡次起动的40%推力实验和38%~100%大规划接连变推力实验，初次验证了全推力状况的凌云发起机，并大幅进步了实验时长。这是凌云发起机初次完结全状况实验。同年8月，凌云完结11吨推力500s的长程试车，推力调理规划达30%~110%，累计数十次发起，试车时刻数千秒，11月，又完结两轮摇晃试车。
2022年，凌云发起机开端开发真空版别，真空版别的凌云发起机是在原发起机基础上进步喷管面积比完结的。到11月，真空版凌云发起机现已完结牢靠性热试车查核，实测线s，三台产品累计完结热试车8000s，其间单台累计热试车时长最高到达5000s，单台最多发起次数30次，产品牢靠性得到了充沛验证。
龙云发起机的开发与凌云简直同步进行，该类型于2019年2月立项，在2019年9月的北京世界航展上正式发布。该发起机承继了部分凌云的组件，选用与凌云相同的火炬焚烧体系，推力调理技能也是通用的。
2019年6月，龙云发起机完结燃气产生器热试车查核。随后与凌云相同在暂停一年多后也开端了密布的实验。它于2021年4月完结了半体系试车查核，5月别离完结整机热试车和三次发起热试车，6月完结50%推力的变推力热试车和长程热试车，进一步验证了发起机牢靠性。2022年3月，龙云发起机完结额外工况长程热试车查核，额外推力到达677kN，比冲到达291s，7月完结系列牢靠性热试车。
现在看来，神州云箭的双工位试车台中一个工位以凌云发起机牢靠性堆集和真空版研发为主，另一个则为龙云发起机推力进步及牢靠性测验专用工位。两型发起机研发发展正在稳步推动。
北京宇航推动科技有限公司建立于2018年8月，方针是成为全种类商业航天火箭发起机公司，正在开发沧龙一号、沧龙二号、沧龙三号液氧甲烷发起机，其间沧龙一号用于火箭一子级，能够拓宽为真空版，沧龙二号用于二子级，沧龙三号用于上面级，三型发起机参数如表 4所示，概念图如图 9所示。
据报导，2019年4月18日，沧龙一号的燃气产生器和火炬式电焚烧器进行联合焚烧试车，该次试车为燃气产生器全工况焚烧，依照预订程序完结了焚烧起动、安稳作业和关机，各项功能指标满意规划要求，验证了燃气产生器规划计划和火炬式电焚烧器的作业牢靠性。同年11月，进行了气氧甲烷火炬焚烧体系实验，焚烧发起次数达33次，验证了焚烧体系在30%~100%流量规划内的作业牢靠性，获得了火炬焚烧器作业参数和流量调理特性，此外，同一时刻该公司还交给了沧龙一号推力室全尺度样机并完结了推力室焚烧实验。紧接着，11月底，沧龙二号推力室交给，2020年头，沧龙一号涡轮泵组件交给。
北京翎客航天建立于2014年，是我国注册时刻较早的私家航天企业。但是，从揭露报导来看，该公司前期内部构架不明确，因而未在火箭发射和发起机开发上倾泻满足精力，直到2019年5月，翎客航天管理层调整，替换了CEO，该公司之后才开端仔细进行技能开发作业。
转化替换管理层后，翎客航天首要开端了火箭笔直起降技能验证作业，两年后的2021年4月，该公司正式立项风暴-1液体火箭发起机。依据材料，该发起机为电动泵压式发起机，选用液氧甲烷推动剂，海平面推力10kN，可屡次发起，具有30%~100%变推力才能。同年11月，翎客航天在江苏某地搭建了一个粗陋简略的实验设备，完结风暴-1的全体系试车，两天内完结3次不同推力工况下焚烧，验证了电动泵压式发起机体系规划技能、高速高压低温动密封技能、泵压发起机发起及关机时序、新式气液喷注及焚烧安稳性技能等多项要害技能。
2022年1月25日，翎客航天RLV-T6火箭完结全箭冷试。该火箭据称搭载了风暴-1发起机，实验中液氧泵和甲烷泵选用液氮介质，均正常作业。2022年9月28日，翎客航天在坐落江阴的动力实验基地02号工位完结风暴-5A液氧甲烷发起机全体系试车，据称发起机作业安稳，到达规划预期，实验圆满成功。
整体来看，我国商业航天公司液氧甲烷发起机研发格式与美国明显不必，出现“队伍散布”局势：坐落榜首队伍研发发展靠前的蓝箭航天、神州云箭和星际荣耀三家单位现已进行了比较严厉全面的系列整机试车，其间蓝箭航天的发起机已挨近具有与搭载到火箭联试上进行飞翔实验，但由于牢靠性问题未能彻底成功。另两家则现已堆集了适当的条件试车时长；第二队伍研发发展靠后的宇航推动和翎客航天现在只完结了部分部件的研发，间隔整机试车还有还有一段间隔；最终队伍的是其他一些进行液氧甲烷发起机开发的商业航天公司，往往只要网站的宣扬页。
3D打印在航天动力配备的技能展开逻辑归纳为两点：爆发力强、安全性高。进步爆发力方面，3D打印释放了规划与制作的自在度，例如经过优化燃料与空气的混合比，进步动力配备的动能；进步安全性方面，例如经过3D打印冷却通道或者是铜金属，进步了动力配备的快速散热功能，获得更高的安全性。 3D科学谷
正如《3D打印与工业制作》一书中谈到的，3D打印技能已成为航天制作企业抢滩下一代经济性、可重复运用火箭发起机的重要“筹码”。全球商业航天企业在高功能火箭发起机部件制作中斗胆测验着3D打印技能。接下来，让我们进一步了解上文中谈到的液氧甲烷火箭发起机制作商，在其研发作业中展开的典型3D打印运用。
2022年10月，蓝箭航天辅佐动力体系云鹊（YQ-10）完结首台安装及测验作业，经检验合格交给整机热试车。YQ-10配套于朱雀二号液氧甲烷运载火箭第二批次产品。
YQ-10发起机由蓝箭航天自主研发，首要包含配套的推力室、阀门、贮箱、气瓶、电缆等15种组合件，并自研多款地上保证设备如电功能测验仪、充放气设备等。推力室头部选用3D打印技能计划，隔热框、毛细管以及喷注器等结构一次性成型，参数选取愈加灵敏，出产流程大幅简化。
更前期的时分，例如，蓝箭航天在2018年8月完结了TQ-12液氧甲烷发起机主阀壳体的制作，该发起机主阀选用增材制作-3D打印技能，新构型技能处理了低温动密封问题，增强了阀门牢靠性，一起能够缩短研发周期，有用下降发起机出产本钱。
2023年3月1日-2日，北京星际荣耀空间科技股份有限公司百吨级液氧甲烷火箭发起机“JD-2”顺畅完结两次实在介质下的半体系联合实验。金属增材制作技能全套处理计划供给商铂力特帮忙研发团队为“JD-2”液体发起机打印了多个管路类和涡轮泵类零件。
航空航天零部件的出产周期长、本钱高，制作难度大，而金属3D打印技能在下降本钱和加工周期、进步零件功能等方面颇具优势。例如：发起机管路类零件多为异形薄壁结构，成形进程易变形，传统办法出产难度大，周期长。铂力特产品团队依据零件成形难点，开发了定制化的工艺计划。运用激光选区熔化金属3D打印技能一体成形，有用进步了零件的质量精度，一起能够完结零件的快速制作，协助用户加速技能迭代和计划验证时刻，进步了研发功率。
2022年，由神州云箭出品的龙云液氧甲烷发起机完结了系列牢靠性热试车查核。在该项目中，铂力特为神州云箭打印了旋转机械零部件、焚烧设备零部件以及发起机管路等零部件。
早在2018年12月，神州云箭成功进行了“凌云”10吨变推力液氧甲烷火箭发起机全尺度推力室短程热试车。参加这次实验的推力室是神州云箭自主研发的可重复运用10吨液氧甲烷发起机的要害组合件之一。神州云箭广泛选用激光焊、电子束焊等自动化焊接工艺，有利于进步焊缝强度和工艺共同性，并经过3D打印、精细数控加工等手法，使整台推力室焊缝数量相较传统计划削减90%，大幅进步了结构牢靠性。
2019年，北京宇航推动科技有限公司自主研发的沧龙一号液体火箭发起机（CL-1）全尺度推力室制品完结交给。2020年头，宇航推动自主研发的沧龙一号液体火箭发起机（CL-1）全尺度涡轮泵零组件交给齐套，进入最终整体安装工序。
在以上推力室和全尺度涡轮泵零组件的研发中，宇航推动很多选用3D打印、特种成型、特种焊接工艺，大幅缩短出产周期、下降产品本钱，为后续批产奠定坚实基础。
2021年11月初，翎客航天自主研发的“风暴-1”型液氧甲烷发起机全体系热试车在江苏某地暂时实验场进行，实验获得圆满成功。
这次参加实验的火箭发起机，组件广泛选用3D打印技能，70%以上组件均选用3D打印工艺，优化产品功能，削减工序及零件数，进步出产功率及制品共同性。
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