明年,第一个3D打印的高超音速测试飞行器将在火箭实验室(纳斯达克股票代码:RKLB)最近发布的高超音速火箭上发射。
由澳大利亚初创公司Hypersonix Launch Systems开发的三米长,完全3D打印的高超音速运载火箭DART AE(增材工程)由燃烧氢气的斯巴达超燃冲压发动机推动。由于火箭实验室和Hypersonix之间的合作伙伴关系,在上周在科罗拉多州的太空研讨会上得到了证实,Plug’n’Play高超音速系统已经找到了第一个发射提供商。
Hypersonix首席执行官David Waterhouse在评论此次合作时表示:“我们已经研究了全球各种发射提供商,因为DART AE旨在与各种助推器配合使用。我们特别高兴能从火箭实验室获得我们的第一次旅程。他们成功发射的记录,他们的团队以及他们的火箭令人印象深刻,我们期待明年看到DART AE首次飞行。

DART AE大量使用3D打印,并由氢燃料超燃冲压发动机提供动力。图片由Hypersonix Launch Systems提供。
根据两家公司的说法,他们在不断增长的市场中对客户需求的共同看法使他们的合作变得容易。此外,合作的机会将展示他们所描述的“新的太空文化和方法”的诱人好处。两人彼此并不陌生,自 2020 年以来一直在考虑合作途径。
高超音速火箭
火箭实验室的新型运载火箭于2023年4月17日正式向公众推出,称为HASTE(高超音速加速器亚轨道测试电子的缩写)实际上源自电子火箭,将提供高节奏亚轨道飞行测试机会,以推进高超音速系统技术的发展。由于首次发布计划于 2023 年上半年进行,预计其第一个客户(此前被公司描述为“机密”)将是 Hypersonix,这似乎是正确的。
HASTE采用与Electron相同的创新碳复合材料结构和3D打印卢瑟福发动机,但具有改进的第三级用于亚轨道有效载荷部署,更大的有效载荷容量高达700千克(1540磅),以及定制整流罩的选项以适应更大的有效载荷。
火箭实验室创始人兼首席执行官彼得·贝克(Peter Beck)补充说:“我们期待与Hypersonix的创新团队合作,提供高性能,频率和具有成本效益的高超音速和亚轨道测试机会。

火箭实验室的第一枚HASTE火箭已经在LC-2上准备在本季度发射。图片由Rocket Lab通过LinkedIn提供。
DART AE的超燃冲压发动机需要提升到5马赫才能自燃,因此一旦登上HASTE,火箭实验室预计DART AE将安全地达到其初始运行速度,以展示非弹道飞行模式,加速度,灵活的发动机燃烧和高达1000公里的航程,以及从其高超音速的旅程中收集有价值的飞行数据。Hypersonix预计,当DART AE以5马赫的速度飞行时,由高温合金制成的吸氧和氢燃料发动机能够加速到高达7马赫的速度。

Hypersonix首席执行官大卫·沃特豪斯;Hypersonix营销和业务发展主管Nina Patz和Hypersonix首席技术官Michael Smart。图片由火箭实验室提供。
高超音速测试车辆大量使用3D打印,并由名为Spartan的单一专利3D打印超燃冲压发动机提供动力。其制造商声称,Hypersonix开发的DART AE车辆的发动机的先进固定几何形状和智能设计提供了简单,可靠的服务。与市场上的其他发动机不同,斯巴达的绿色氢燃料意味着它唯一的废气是水蒸气。由于可重复使用的自燃发动机没有运动部件,使用绿色氢燃料,并且没有二氧化碳排放,因此最大限度地减少了对环境的影响。
旨在引领
Hypersonix的DART AE飞行器最初被五角大楼国防创新部门(DIU)选为HyCAT(高超音速和高节奏机载测试能力)计划的测试车辆。它旨在加快高超音速测试,降低测试平台、其组件以及传感器、通信、导航、制导设备和控制的成本。
近几个月来,五角大楼领导人表示,美国军方在开发高超音速导弹和可以对抗下一代武器的防御系统方面继续“落后于中国”。事实上,新闻媒体《海军时报》获得的一份泄露的五角大楼情报文件显示,北京今年测试了一种高超音速导弹,可以击中日本和美国领土关岛以外的目标,美国军队驻扎在那里,并且“很有可能”击败美国的弹道导弹防御系统。
2023 年 3 月,五角大楼发布的关于与 Hypersonix 签订合同的新闻稿指出,目前,测试“仅限于针对低节奏和具有作战代表性的测试优化的陆基和海基测试范围,这些测试复制了高超音速武器系统的轨迹和速度。但是,测试成本高昂,迭代速度慢,并且测试范围有限。相反,DART AE平台有望绕过发射过程中最耗油的阶段,降低成本,并在运营地点和进度响应方面提供更大的灵活性。
考虑到Hypersonix和Rocket Lab都是首批获得DIUHyCAT项目合同的公司之一,这种合作似乎是推进高超音速系统研发的不可避免的下一步。这是商业公司正在打造的新太空经济的一部分,这将导致可重复使用的低成本测试车辆,这些车辆可以帮助塑造下一代飞机。