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伦敦帝国理工学院火箭研究团队利用精密 CNC 加工部件制造下一代 NIMBUS 火箭

伦敦帝国理工学院火箭研究团队(ICLR)是一支由多位才华横溢的学生建立的实验性火箭开发团队,目标是有朝一日进入能成功发射太空火箭并打破英国的火箭发射高度记录。Xometry 为 ICLR 团队的火箭制造零件,帮助他们成功生产出英国首枚采用液体推进剂的火箭 NIMBUS,并成功参加了 2023 年欧洲火箭挑战赛(EuRoC)。

  • 行业:火箭、航空航天、太空、航空学
  • 制造工艺应用:铝材 CNC 加工、阳极氧化处理
  • 挑战:在短时间内生产出关键部件以制造 NIMBUS 火箭,并在 EuRoc 23 比赛中完成火箭发射
  • 解决方案:利用 Xometry 庞大的制造网络,在短短几周内生产出精密数控加工零件

伦敦帝国理工学院火箭研究团队(ICLR)是一支由多位才华横溢的学生建立的实验性火箭开发团队,目标是有朝一日进入能成功发射太空火箭并打破英国的火箭发射高度记录。他们全力打造的火箭名为 NIMBUS,采用了团队自主研发的节流式液体推进引擎,其他的零部件也主要由这群学生自主设计和研发。团队成立于2018年,多年来已经有超过100名学生参与研发并贡献出自己的力量。

NIMBUS, 英国首枚由学生团队研发的液体推进火箭

NIMBUS 是一款采用液体推进技术的新一代货站,推进系统由学生团队自主研发并生产,在Xometry 的支持下,ICLR 团队得以成功完成火箭机身和推进系统中一些重要零部件的制造。

ICLR Team with their NIMBUS
ICLR 团队与研发中的 NIMBUS
Blue anodised parts
完成蓝色阳极氧化处理的火箭零件

其中一个由Xometry 生产的关键零件是火箭的燃料箱盖,用于密封液体燃料。火箭采用的燃料是高压氧化亚氮,因此燃料箱材料也需要特殊定制。另一个同样由Xometry 制造的零件位于NIMBUS 上全新研发的夹带系统,用于发射后分离火箭鼻锥,展开降落伞并完成火箭的安全回收。 Xometry 通过其高质量的精密制造工艺帮助ICLR 团队成功研发并生产了鼻锥系统总成及套管转接器。这两个关键部件/系统对火箭结构非常重要,结构刚度直接决定了火箭能否组装和成功发射。

NIMBUS 火箭项目合作经理、航空航天工程硕士 Jason Aretaios 分享说: “与 Xometry 的合作,我们能够顺利生产出设计的种种零件,质量超级好,使我们能够完成 NIMBUS 火箭并参加 2023 年欧洲火箭竞赛!我们非常感谢 Xometry 的支持,并对未来的合作充满期待”。

EuroC23 —— 一段有起有落的体验

欧洲火箭挑战赛 (The European Rocketry Challenge – EuRoC)是欧洲地区首个只由学生团队参与的火箭类竞赛。葡萄牙航空航天局于2020年创办了这个比赛,每年欧洲各国的参赛队伍都会齐聚葡萄牙的阿连特茹地区,赛事规模也逐年升级,2023年的EuRoC 得到了葡萄牙军方和康士坦丁市政府的赞助。

2023年的EuRoC 吸引了来自欧洲各地的理工科学生,他们有机会带着自己的火箭完成发射并与其他团队一较高下,赛事的评判标准包括了火箭的技术方案、设计、发射飞行成功率以及团队协作水平。EuRoC 无疑是一场 STEM 学科(科学、技术、工程及数学)年轻人的交流盛会。

对于ICLR 团队来说,EuRoC 2023 无疑是一次精彩且毕生难忘的经历,他们在比赛第二天就完成了火箭的组装和最后的发射检查。下一个重要节点则是NIMBUS 火箭需要通过专家的飞行就绪检查(FRR),专家组成员均来自欧洲的宇航中心,负责验证火箭的飞行能力和安全性。经过专家严格的FRR 检查,NIMBUS 火箭成功通过认证,获得了竞赛的飞行许可——ICLR 团队可以发射NIMBUS 了! 这是一个重要里程碑, 团队也马上在指定的发射场完成了再次检查,确保每个成员、每个系统都准备就绪,静待发射的一刻。

尽管工程项目都会有成功和失败,最重要的是每个参与者能从中学会什么,收集经验教训来优化下一代产品或设计。 转眼就到了 EuRoC 新一个比赛日,这是NIMBUS 的发射日 —— 火箭要升空了!

而很遗憾的是,在发射前NIMBUS 火箭燃料箱故障且在规定时间内无法成功修复。尽管 ICLR 团队竭尽全力, NIMBUS 最后并没有发射成功。然而团队并未因此气馁,他们像每一个专业的工程师那样,总结经验、收集数据、吸取教训,在失败后反而更有动力投入优化,以确保在下一次机会中一举成功。这是一支充满毅力和激情的团队,让我们拭目以待NIMBUS 冲向天空的一刻吧!

冲向天空 冲向未来 – 值得期待的 ICLR 团队 

ICLR 团队目前正专注于重建NIMBUS 损坏的系统和零部件, 并计划于2024年第一季度在荷兰完成重新发射。此外,团队还在为 EuRoC 2024 设计研发一枚新火箭,我们可以把它看作是 NIMBUS Plus ,全新的改进版本包括了性能进一步提升的液体推进发动机系统。该款火箭也先会在英国本土的 “Race to Space”(冲向太空)火箭竞赛亮相。ICLR 团队的目标一直是太空和远方,在高度挑战上也希望能打破英国的火箭发射高度记录,目前团队计划于2024年7月在美国加利福利亚莫哈韦沙漠发射一枚新型两级火箭,挑战54千米的升空高度。