英國發(fā)射服務(wù)商Skyrora近日宣布，已完成一款推力為3.5千牛的近地軌道發(fā)動機(jī)熱試車。該發(fā)動機(jī)核心承力部件采用鈦合金涂層設(shè)計，通過定向能量沉積（DED）3D打印工藝成型，整體組件質(zhì)量較傳統(tǒng)鎳基合金方案降低約44%。此次測試標(biāo)志著歐洲“MADE-3D”多材料增材制造項目進(jìn)入工程化驗證階段，為商業(yè)航天推進(jìn)系統(tǒng)的輕量化迭代提供了實測數(shù)據(jù)支撐。

本次熱試車在蘇格蘭米德洛錫安區(qū)的Skyrora專用試驗場進(jìn)行，是Horizon Europe框架下MADE-3D聯(lián)合研發(fā)計劃的收官環(huán)節(jié)。該項目由歐盟專項資助，整合了多家科研機(jī)構(gòu)與工業(yè)伙伴，旨在將多材料增材制造技術(shù)從實驗室推向太空應(yīng)用。Skyrora負(fù)責(zé)推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計與發(fā)動機(jī)測試，其內(nèi)部研發(fā)的Skyprint 2混合型DED打印機(jī)承擔(dān)了鈦層沉積任務(wù)。經(jīng)過六次連續(xù)點火測試，X射線無損檢測顯示改性部件未出現(xiàn)裂紋或變形，結(jié)構(gòu)完整性完全符合預(yù)期工況要求，驗證了該制造工藝在極端熱負(fù)荷環(huán)境下的可靠性。

材料替代與熱力學(xué)性能驗證

火箭發(fā)動機(jī)燃燒室及噴管在點火瞬間承受極高熱負(fù)荷與機(jī)械應(yīng)力，傳統(tǒng)制造多依賴鎳基高溫合金。Skyrora通過將局部區(qū)域替換為鈦合金，利用DED工藝實現(xiàn)梯度材料過渡，既保留了鈦合金比強(qiáng)度高、密度低的特性，又通過表面涂層優(yōu)化了耐熱邊界。減重44%的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為運載火箭的載荷裕量提升，對小型衛(wèi)星星座組網(wǎng)發(fā)射具有明確的工程價值。定向能量沉積工藝通過聚焦高能熱源逐層熔化金屬粉末，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜流道與冷卻結(jié)構(gòu)的近凈成形，減少后續(xù)機(jī)加工余量。多材料一體成型的工藝路線打破了傳統(tǒng)機(jī)加工中不同材質(zhì)需分段焊接或螺栓連接的局限，降低了裝配復(fù)雜度與潛在失效點。該技術(shù)路徑不僅適用于當(dāng)前型號，也為后續(xù)更大推力的液體火箭發(fā)動機(jī)預(yù)留了結(jié)構(gòu)優(yōu)化空間。

產(chǎn)業(yè)鏈位置與外貿(mào)采購關(guān)注點

從航天供應(yīng)鏈視角看，該部件處于中游推進(jìn)系統(tǒng)制造環(huán)節(jié)，上游涉及金屬粉末制備、混合激光設(shè)備供應(yīng)，下游直接對接商業(yè)發(fā)射服務(wù)與衛(wèi)星運營商。中國企業(yè)在增材制造裝備與特種合金材料領(lǐng)域具備完整產(chǎn)能，但在航空航天級零部件認(rèn)證體系上仍需跨越門檻。歐美市場目前對3D打印航天件實行嚴(yán)格的批次追溯與無損檢測標(biāo)準(zhǔn)，熱試車數(shù)據(jù)與X光探傷報告已成為供應(yīng)商準(zhǔn)入的核心文件。國內(nèi)設(shè)備商若計劃拓展海外航天客戶，需提前布局ISO 9001與AS9100質(zhì)量體系，并儲備針對鈦合金、銅合金等難加工材料的工藝數(shù)據(jù)庫。在選型方面，采購方需重點關(guān)注設(shè)備的光束功率穩(wěn)定性、送粉器精度以及后處理熱處理爐的匹配度，這些因素直接決定打印件的晶粒取向與殘余應(yīng)力分布。同時，多材料打印設(shè)備的維護(hù)成本與粉末回收率也是渠道商向終端工廠推介時需重點核算的指標(biāo)。

Skyrora同期正在開發(fā)三級軌道運載器Skyrora XL與亞軌道飛行器Skylark L。2025年，該公司成為首家獲得英國民航局（CAA）發(fā)射運營許可的本土制造商，獲準(zhǔn)在蘇格蘭SaxaVord航天港執(zhí)行亞軌道發(fā)射任務(wù)。監(jiān)管審批的落地反映出英國正加速構(gòu)建商業(yè)航天基礎(chǔ)設(shè)施，配套的地面測控、燃料加注與回收鏈條逐步完善，為后續(xù)高頻次發(fā)射提供制度保障。地方園區(qū)與高校的技術(shù)轉(zhuǎn)化機(jī)制在此類項目中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，形成了“基礎(chǔ)研究-工藝開發(fā)-整機(jī)集成”的閉環(huán)生態(tài)。

全球航天推進(jìn)領(lǐng)域的輕量化趨勢已呈現(xiàn)多點突破態(tài)勢。美國國家航空航天局（NASA）LLAMA項目曾對增材制造的銅合金燃燒室與鐵鎳超合金噴管進(jìn)行23次熱試車；美國Launcher公司則在E-2發(fā)動機(jī)項目中引入Velo3D Sapphire設(shè)備加工鈦合金壓力容器。這些案例共同指向一個產(chǎn)業(yè)規(guī)律：金屬增材制造正從單項技術(shù)演示轉(zhuǎn)向可重復(fù)考核的飛行硬件，重量削減與制造成本下降構(gòu)成雙輪驅(qū)動。對于中國外貿(mào)企業(yè)而言，關(guān)注歐美航天機(jī)構(gòu)對打印件疲勞壽命、熱震循環(huán)的測試規(guī)范，有助于調(diào)整出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，規(guī)避單一價格競爭。未來兩到三年內(nèi)，具備多材料打印能力且能提供完整熱試車數(shù)據(jù)包的設(shè)備集成商，將在商業(yè)航天供應(yīng)鏈中占據(jù)更主動的議價位置。下游發(fā)射頻次增加也將帶動備用發(fā)動機(jī)模塊的采購需求，建議相關(guān)廠商提前鎖定高純度鈦粉供應(yīng)渠道，以應(yīng)對可能的交付周期波動。