A Divisão de Fabricação Avançada da Quadrus Corporation (QAMD) fabricou o primeiro injetor de motor de foguete de detonação rotativa bimetálico (RDRE) do mundo por meio de fusão seletiva a laser (SLM). Este avanço marca uma conquista inovadora no domínio da tecnologia de propulsão aeroespacial aditiva e representa o culminar de uma série de esforços de Fase II e Fase III de Pesquisa de Inovação em Pequenas Empresas (SBIR) gerenciados por engenheiros da NASA MSFC.
Recentemente validado por pesquisadores da NASA para adoção no espaço – e desenvolvido ativamente pelo Laboratório de Pesquisa da Força Aérea – um motor de detonação rotativa (RDE) usa uma forma de combustão com ganho de pressão, onde uma ou mais detonações viajam continuamente em torno de um anel anular. Simulações computacionais e resultados experimentais mostraram que o RDE tem potencial em transportes e outras aplicações. Na combustão detonativa, a frente da chama se expande em velocidade supersônica. É teoricamente mais eficiente que a combustão deflagrativa convencional em até 25%. Tal ganho de eficiência proporcionaria grandes economias de combustível, enquanto as desvantagens atuais incluem instabilidade e ruído.
Os injetores RDRE enfrentam desafios significativos devido ao intenso calor gerado pelas ondas giratórias de detonação. Em resposta, a QAMD fabricou uma solução com um painel frontal fino feito de GRCop-42 termicamente condutor e um coletor feito de superliga à base de níquel resistente à oxidação Monel K500. O GRCop-42 permite que os propelentes resfriem efetivamente a face do injetor, enquanto a resistência à oxidação e a resistência do Monel K500 permitem paredes mais finas no coletor, resultando em uma solução de design mais leve, adaptada às demandas das aplicações RDRE.
O avançado processo de fabricação da Quadrus Corporation supera vários obstáculos associados à fabricação de SLM bimetálicos, incluindo alinhamento geométrico preciso, mitigação do risco de contaminação cruzada de materiais e a formação de ligações bimetálicas de alta resistência. A QAMD demonstrou atenção rigorosa aos detalhes em todas as três áreas, mantendo um orifício de 0,040 pol. através da região bimetálica. Esta conquista ressalta o compromisso da Quadrus Corporation em ampliar os limites da tecnologia de fabricação aditiva.
O injetor bimetálico traz à tona um esforço plurianual da NASA SBIR focado no gerenciamento térmico para aplicações de injetores de combustão. O sucesso inclui o desenvolvimento do Quad Mesh, uma abordagem inovadora para resfriamento por transpiração para aplicações de placas frontais de injetores. Quad Mesh permite permeabilidade personalizável em regiões de alto fluxo de calor, complementando sinergicamente o processo de construção SLM e as técnicas de despoeiramento.
O injetor bimetálico, junto com um injetor monolítico GRCop-42 que inclui a tecnologia Quad Mesh, está programado para testes de fogo quente no Marshall Space Flight Center da NASA durante o verão de 2024, marcando um passo significativo no avanço do gerenciamento térmico para aplicações de injetores de foguetes. A Quadrus Corporation continua a impulsionar a inovação na indústria aeroespacial, exemplificando um compromisso com a excelência e ampliando os limites do que é possível na tecnologia de propulsão espacial. Para saber mais sobre a Quadrus acesse o site.