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Le nouveau moteur de fusée imprimé en 3D d’Aerojet Rocketdyne passe les tests au feu chaud de la NASA

Rédigé par Dvd3d

Le fabricant américain de systèmes de propulsion Aerojet Rocketdyne a annoncé qu’une version améliorée de son moteur de fusée RL10 avait passé avec succès les procédures d’essai au feu chaud de la NASA.

Au cours des essais, le nouveau moteur de l’étage supérieur RL10C-X de la société, doté d’un injecteur et d’une chambre de combustion fabriqués en additif, a démontré l’allumage et la durabilité à long terme dans des simulations spatiales. Développé aux côtés de l’United Launch Alliance (ULA), le RL10C-X a été construit pour propulser son lanceur Vulcan Centaur de nouvelle génération, dans le cadre des prochaines missions spatiales d’exploration.

«La réussite de cette série de tests valide notre approche d’intégration de la technologie d’impression 3D dans le programme RL10 afin de réduire les coûts tout en maintenant les performances inégalées du moteur», a déclaré Eileen P. Drake, PDG d’Aerojet Rocketdyne. «Le RL10 est un bourreau de travail dans l’industrie depuis près de six décennies et le RL10C-X contribuera à garantir que le moteur conserve cette position de leader.»

Un ingénieur d'Aerojet Rocketdyne prépare le moteur-fusée RL10C-X.
Un ingénieur d’Aerojet Rocketdyne prépare le moteur de fusée RL10C-X de la société pour des essais. Photo via Aerojet Rocketdyne.

Aerojet Rocketdyne et l’impression 3D

En plus des moteurs de fusée, Aerojet Rocketdyne est également connu en tant que fabricant de systèmes de défense antimissile et de systèmes tactiques, qui répondent aux besoins de la clientèle américaine et des agences à l’étranger. L’entreprise travaille depuis plus de 20 ans pour intégrer l’impression 3D dans son processus de production de manière à produire des pièces prêtes pour les vols spatiaux, faisant des progrès dans la réduction du coût des produits tout en augmentant la complexité de la conception.

En mars 2017, Aerojet Rocketdyne a renouvelé son engagement à utiliser le logiciel PrintRite3D de Sigma Labs, qui a depuis servi à accélérer son flux de travail de certification. La société a également intégré un pré-brûleur imprimé en 3D dans son moteur de fusée AR1 et l’a testé au feu à chaud, en plus de terminer son Critical Design Review (CDR) plus tard en 2017.

Plus récemment, Aerojet Rocketdyne a acquis 3D Material Technologies (3DMT), dans un mouvement qui lui a permis d’intégrer les capacités d’impression 3D, d’usinage CNC et MIM de l’entreprise dans son portefeuille. Tirant parti de son expertise en fabrication additive, la société fabrique désormais des pièces critiques pour le moteur RS-25 et a récemment reçu un contrat de 1,79 milliard de dollars pour créer 18 des systèmes du «projet SLS» de la NASA.

Mission-test du RL10C-X

Testé pour la première fois en 1959, le moteur RL 10 de longue date d’Aerojet Rocketdyne a lancé des centaines de satellites, d’engins spatiaux d’exploration et de véhicules d’atterrissage au fil des ans. Au cours de cette période, le système a subi neuf mises à niveau majeures, et étant donné qu’il a une capacité de régulation profonde jusqu’à 10% de la poussée nominale, le moteur continue d’être utile pour alimenter les grandes missions d’atterrissage lunaire de la NASA.

Afin d’assurer l’efficacité continue du système de propulsion, Aerojet Rocketdyne travaille avec l’ULA et l’US Air Force pour développer son modèle amélioré RL10C-X depuis au moins quatre ans. Initialement, la société a imprimé et testé en 3D des composants de sous-échelle en 2017, avant d’intégrer avec succès une buse refroidie par régénération fabriquée avec un additif de nickel dans l’ensemble de chambre de poussée de la fusée.

Une fois qu’Aerojet Rocketdyne a établi une configuration de moteur prête pour la production, il a effectué un test du niveau de la mer à grande échelle en avril 2019 sans incident, et il a depuis été démarré 32 fois au total. Dans la dernière évaluation de l’entreprise, le RL10C-X a été soumis à deux tests d’altitude au feu chaud, qui ont été menés dans le vide pour simuler les conditions dans l’espace.

Le moteur optimisé pour l’impression 3D s’est avéré capable d’allumer et de fournir une poussée de 24000 livres, tout en supportant plusieurs redémarrages et en fonctionnant pendant de longues périodes. Ayant maintenant accumulé plus de 5000 secondes de test de tir à chaud sur un moteur complet, le RL10C-X devrait être utilisé comme moyen d’alimenter la fusée Vulcan Centaur de l’ULA, qui a été ajoutée au catalogue de lanceurs spatiaux de la NASA en avril 2021. .

«Les progrès remarquables que nous avons réalisés sur ce programme démontrent la maturité de l’ensemble du système moteur RL10C-X pour une utilisation opérationnelle», a déclaré Jim Maser, vice-président principal de la division spatiale d’Aerojet Rocketdyne. «Cela démontre non seulement la capacité et la robustesse de la conception du RL10, mais aussi l’immense expérience de cette équipe en matière de développement et d’évolution des moteurs à hydrogène.»

Test de tir du moteur de fusée Bantam imprimé en 3D d'Aerojet Rocketdyne au NASA Marshall Space Flight Center.  Photo via Aerojet Rocketdyne.
Test de tir du moteur de fusée Bantam imprimé en 3D d’Aerojet Rocketdyne au NASA Marshall Space Flight Center. Photo via Aerojet Rocketdyne.

La course spatiale de l’impression 3D

Afin d’alimenter ses futures missions spatiales, la NASA se tourne de plus en plus vers les entreprises aérospatiales privées qui utilisent l’impression 3D pour développer des moteurs de fusée avec des capacités en vol améliorées. Par exemple, plus tôt cette année, le fabricant de fusées imprimées en 3D Relativity Space a remporté un contrat de 3 millions de dollars de la NASA pour lancer de petits satellites en orbite.

La NASA elle-même a également mené des recherches sur les composants de moteur fabriqués par additifs, complétant 23 tests au feu chaud d’une chambre de combustion en cuivre et d’une buse en superalliage de fer-nickel en décembre 2020. Au cours des évaluations, les pièces imprimées DED optimisées se sont révélées capables de résister à une chaleur plus extrême que leurs homologues conventionnels.

Ailleurs, en collaboration avec l’Université Johns Hopkins, les scientifiques de la NASA adoptent une approche totalement différente et expérimentent une conception de fusée à propulsion solaire. Les chercheurs explorent actuellement la possibilité d’utiliser l’impression 3D métal comme moyen d’optimiser le bouclier thermique de l’unité.

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L’image présentée montre un ingénieur d’Aerojet Rocketdyne préparant le moteur de fusée RL10C-X de la société pour des tests. Photo via Aerojet Rocketdyne.



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