 |
| 3D-printed rocket engine succeeds in first test fire (Động cơ phản lực in 3D được thử nghiệm thành công) |
Bỏ Qua Lối Mòn: Hai Đột Phá Trong Cùng Một Thiết Kế
Động cơ do nhóm nghiên cứu Úc phát triển mang trong mình hai đặc điểm độc đáo, giúp nó nổi bật hoàn toàn so với các công nghệ truyền thống.
Chế tạo bằng Công nghệ In 3D: Toàn bộ động cơ, từ những chi tiết nhỏ nhất đến cấu trúc phức tạp, đều được tạo ra bằng phương pháp sản xuất bồi đắp (additive manufacturing), hay còn gọi là in 3D kim loại.
Thiết kế "Aerospike": Thay vì sử dụng miệng phụt hình chuông kinh điển mà chúng ta thường thấy ở các tên lửa, động cơ này có thiết kế dạng "mũi nhọn khí động" (aerospike), một khái niệm từng được coi là "chén thánh" trong ngành tên lửa nhưng rất khó chế tạo.
Sự kết hợp của hai yếu tố này không chỉ là một cải tiến, mà là một bước nhảy vọt thực sự.
 |
Giải Mã "Phép Màu" Của In 3D Trong Ngành Hàng Không
Theo Graham Bell, người đứng đầu dự án tại Đại học Monash và công ty NextAero, việc sử dụng in 3D là chìa khóa mở ra những khả năng chưa từng có.
Khác với phương pháp sản xuất truyền thống (phay, tiện, đúc) vốn loại bỏ vật liệu từ một khối lớn, in 3D kim loại xây dựng vật thể theo từng lớp bột kim loại siêu mịn. Một chùm tia laser công suất cao sẽ làm nóng chảy và hợp nhất lớp bột này theo thiết kế kỹ thuật số.
Ưu điểm vượt trội của phương pháp này là:
Tự do thiết kế: Các kỹ sư có thể tạo ra những cấu trúc hình học cực kỳ phức tạp mà phương pháp truyền thống không thể làm được. Graham Bell giải thích: "Chúng tôi đã có thể tập trung vào các tính năng làm tăng hiệu suất của động cơ, bao gồm hình học mới cho vòi phun và tích hợp các kênh làm mát phức tạp ngay bên trong thành động cơ."
Tối ưu hóa hiệu suất: Nhờ các kênh làm mát tinh vi, động cơ có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, đốt cháy nhiên liệu hiệu quả hơn và tạo ra lực đẩy lớn hơn.
Giảm trọng lượng và số lượng linh kiện: Một cụm chi tiết phức tạp có thể được in thành một khối duy nhất, giảm đáng kể các mối hàn, ốc vít, qua đó giảm trọng lượng và tăng độ tin cậy.
Tốc độ phát triển đột phá: Điều đáng kinh ngạc nhất là đội ngũ chỉ mất bốn tháng để đi từ bản vẽ ý tưởng đến việc thử nghiệm đốt cháy động cơ. Trong ngành hàng không vũ trụ truyền thống, quá trình này có thể mất nhiều năm và tốn kém hàng triệu đô la.
Aerospike - Thiết Kế "Thần Thánh" Được Hồi Sinh
Miệng phụt hình chuông của tên lửa truyền thống chỉ hoạt động hiệu quả nhất ở một độ cao nhất định. Khi ở mặt đất (áp suất khí quyển cao) hoặc trong chân không (áp suất bằng không), hiệu quả của nó sẽ giảm đi.
[Image comparing a traditional bell nozzle and an aerospike engine]
Thiết kế "aerospike" giải quyết triệt để vấn đề này. Về cơ bản, nó hoạt động như một miệng phụt hình chuông lộn ngược. Luồng khí nóng phụt ra sẽ bám theo bề mặt của một "mũi nhọn" trung tâm. Chính áp suất của khí quyển bên ngoài sẽ ép luồng khí này lại, tự động tạo thành một "miệng chuông ảo" tối ưu.
Lợi ích: Động cơ aerospike có khả năng tự điều chỉnh để đạt hiệu suất lực đẩy cao nhất ở mọi độ cao, từ khi phóng ở mặt đất cho đến khi bay vào không gian.
Trong quá khứ, thiết kế này cực kỳ phức tạp và tốn kém để chế tạo và làm mát. Nhưng giờ đây, với công nghệ in 3D, việc tạo ra một động cơ aerospike với hệ thống làm mát tích hợp đã trở nên khả thi.
Hướng Tới Tương Lai
Thành công của dự án này không chỉ là một thành tựu của riêng nước Úc. Nó là một minh chứng mạnh mẽ cho một kỷ nguyên mới trong ngành hàng không vũ trụ, nơi các công ty khởi nghiệp như NextAero có thể nhanh chóng đổi mới và cạnh tranh với các tập đoàn lớn. Nhờ in 3D, việc chế tạo tên lửa đang trở nên nhanh hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn, hứa hẹn sẽ "dân chủ hóa" việc tiếp cận không gian trong tương lai không xa.
