由首席执行官威尔·爱德华兹(Will Edwards)和董事长兼首席科学家罗恩·琼斯(Ron Jones)创立的新创业公司Firehawk AerSpace希望改变这一局面,推出一种稳定、经济高效的混合火箭燃料,采用加法制造(工业级3D打印),以克服以前混合燃料发动机设计的障碍和限制。
混合火箭本身-使用固体燃料和液体氧化剂的组合-并不是什么新鲜事,但它们在性能指标和最大推力方面一直面临着重大限制。琼斯是一名长期从事火箭推进、航空航天结构和先进复合材料工程师的研究人员,他一直痴迷于发动机技术,以及如何克服过去混合动力发动机设计的限制,同时保留包括安全性和成本在内的好处。
琼斯在高中和大学期间一直对物理和工程非常感兴趣,但最终加入了海军,成为一名飞行员,后来又回到航空航天行业工作。与此同时,他利用互联网在早期出现的机会,开始更深入地研究他早期对火箭的热爱,专门研究混合动力发动机技术,并与世界各地的专家交换意见。
“最终,我一起想出了两个概念,”琼斯在一次采访中告诉我。“其一是他们使用了错误的燃料--他们使用的燃料弹性太大。一旦你把它放在压力下,它就会产生回响,而且它的强度不是很大,所以当它变薄的时候,它基本上会断裂成块,你会损失大量的燃料。所以我把它换成了一种结构非常坚硬的聚合物。其次,我可以看出他们是用铸件成型的,这不是一个好主意。我把它换成了加法制造。“。
通过添加制造,随着时间的推移,通过挤压材料来建立结构,而不是将液体倒入形式中并让其变硬,你可以做用模塑不可能做的事情,包括建立有意的、非常结构化的内部结构。如果你曾经看到过家用3D打印,它就像你在较大的固体中看到的十字形图案,为外部表面提供刚性或支撑性。事实证明,这释放了固体火箭燃料颗粒的巨大潜力。
“有了加法制造,我就能做别人以前没有做过的事情。那就是创造一个高度工程化的内部结构,这是你不能用模塑来做的,“他说。“有了这些内部结构,我们能够极大地提高火箭发动机的性能,使其非常可靠,也非常安全,这些都是我追求的主要属性。”
Firehawk现在拥有5项与其火箭燃料3D打印相关的专利,它已经在200磅和500磅的推力下进行了32次发动机热火测试,以验证其设计是否真的有效。这家初创公司还在研发一种推力为5000磅(大致相当于火箭实验室电子火箭的第二级)的发动机,计划今年晚些时候开始在为此目的而建造的一个新设施中进行测试。
如前所述,目前的发射公司已经在使用更为陈旧但仍然有效的火箭技术进行运营。那么,为什么要费心设计一种新型的混合动力发动机呢?原因有很多,但效率和安全是首要的。
火鹰的燃料可以更安全地储存、运输和处理,因为当燃料和氧化剂分开时,它不容易发生意外爆炸。它也是无毒的,只会产生Firehawk所说的“对环境无害”的废气。大型运载火箭的现有火箭燃料选项的安全处理需要大量的特殊护理和安全,以及培训,所有这些加起来都需要时间和费用。
该公司表示,Firehawk还可以在4至6个月内提供定制发动机设计,而基于现有技术的典型新火箭发动机开发通常需要5至7年时间。节省的时间也大大节省了预算--大约数亿美元--这意味着,新的、更好的火箭可以更快地迭代,而不需要几代人之间使用很长的使用寿命来收回最初的研发成本。
燃料还可以长时间储存和运输,甚至可能在飞行中途停止和重新启动,所有这些都意味着可以比以往任何时候更低的成本完成更长、更复杂的任务。显然,根据首席执行官爱德华兹的说法,这一潜力已经引起了潜在的商业和政府客户的极大兴趣。
今年早些时候,火鹰航空航天公司完成了200万美元的种子期融资,投资者包括维克托勒姆资本公司(Victorum Capital)、实现资本公司(Aucture Capital)和哈洛资本管理公司(Harlow Capital Management),他们目前正在寻求扩大团队,特别是有干劲的工程师希望致力于火箭推进的未来。它还在与一些潜在的合作伙伴和意向书进行技术商业化。