火箭科学和3D打印课程

太空探索燃料大卫邓的奇迹和他帮助人类的愿望扩大到那个最终的前沿。与此同时，明尼苏达大学航空航天工程学生对他和学生摇滚小组的挑战很好地建立了挑战，以实现飞行火箭的目标。

他们计划发射一个8英尺高的。这是一种液体燃料的长火箭，飞行高度可达3000英尺。最近，它得到了Proto Labs的大力支持，该公司生产了一个由学生设计的3d打印火箭引擎，并将其捐赠给了该组织。

邓是双子城大学的一名大四学生，作为LPRD火箭的项目经理，他正在带领课外活动，设计、建造液体推进剂火箭，并在某一天发射。该组织的名字发音为“豹”，是液体推进剂火箭设计的首字母缩写。这个团体的成员从夏季的少数人到上课时的大约30人不等。这些学生正在学习航空航天工程、电子工程、计算机科学、机械工程和材料科学。

当邓对太空的兴趣引导他探索业余火箭技术时，他发现大多数业余爱好者使用固体燃料火箭发动机。在研究为什么更多的业余爱好者不使用液体燃料火箭时，他和其他学生发现了一本20世纪60年代的书，书中假设“业余液体火箭将是下一个大事件，”邓说。这为邓在2014年秋天组建LPRD火箭提供了动力。

按比例缩小

该集团始于一款大多数从零件成员机械加工和搁板管道和管道制成的小型发动机，以输送燃料。小型发动机产生100 n的推力。

向上扩展，LPRD摇滚需要更大，1000n发动机和冷却系统，不涉及从花园软管泵送水中以防止电机熔化。“你显然不能与挂在火箭上的花园软管飞翔，”邓说。

该集团的第二代发动机解决了再生冷却的问题，火箭设计中的共同概念。该方法包括通过围绕燃烧室的金属发动机壁中的螺旋通道循环循环液体燃料煤油。

冷却通道将腔体金属壁的温度从将近5000华氏度降低到接近1200华氏度。邓说，为了让燃料移动得足够快，以充分冷却引擎，需要使用一个单一的通道，这个通道在引擎壁的长度上形成下行的回路。发动机壁的宽度也是一个考虑因素，较厚壁的结构强度与较薄壁更大的传热能力相平衡。

这张3d打印火箭发动机的剖面图打开了墙壁，显示了冷却通道，这是一个在墙壁内螺旋向下的长管。

“使用常规方法，尤其是对于非常小的发动机，它的制造非常困难，”邓说。“斗争是如何通过这发动机获得一个冷却通道，在它的一侧卷曲？这就是ProTo实验室进来的地方。3D印刷基本上是在发动机上获得再生冷却的唯一方法，这是一个小的并且它是一个频道。“

航天飞机影响了学生们的3d打印火箭引擎

邓，在明尼阿波利斯的研发工作中工作，联系了Proto实验室通过公司高管他的老板知道。这导致了Provo Labs的快速制造设施和报价，以便为学生提供了任何成本的集团的第二代电机。

学生将3D CAD文件上传到PROTO Labs的在线引用系统。邓说，PROTO实验室工程师建议改造设计和加快建筑时间。一个迭代是将通道从圆形变为泪珠，以便更容易地打印。另一个是修改发动机锥体的角度从60度，邓先生在劫掠设计中典型的，以自支撑45度。这种变化消除了支持结构，否则是必要的，以便在印刷期间稳定零件，并将增加时间和成本。