Motor de cohete refrigerado por vórtice impreso en 3D SLA

La impresión 3D es una herramienta increíble para la creación de prototipos y el desarrollo, pero las propiedades de los materiales pueden ser un factor limitante para las piezas funcionales. [Sam Rogers] y sus colegas de [AX Technologies] han estado probando y desarrollando un pequeño motor de cohete de combustible líquido y utilizaron con éxito el enfriamiento por vórtice para proteger una cámara de combustión impresa en 3D de resina. (Video, incrustado a continuación).

El enfriamiento por vórtice funciona inyectando oxígeno en la cámara de combustión tangencialmente, justo dentro de la boquilla del motor, lo que crea una capa límite de vórtice de enfriamiento a lo largo de la pared de la cámara. El oxígeno se mueve hacia el extremo frontal de la cámara de combustión donde se mezcla con el combustible y se enciende en el centro. Esto no protege la boquilla en sí, que solo dura unos segundos antes de quedar inutilizable. Sin embargo, gracias al diseño modular del motor de prueba, solo se tuvo que volver a imprimir la pequeña sección de la boquilla para cada prueba. Si bien esta pieza podría fabricarse con una impresora 3D de metal, los costos aún son muy altos, especialmente en esta etapa experimental. Las partes de resina transparente también permiten observar la combustión y sacar conclusiones más precisas de cada prueba.

Este motor estaba destinado a ser utilizado como encendedor de antorcha para un motor cohete mucho más grande. El combustible se inyecta en la parte delantera de la cámara de combustión, donde se encuentra una bujía para encender la mezcla de oxígeno y combustible. El flujo de oxígeno y combustible está controlado por dos válvulas servoaccionadas conectadas a un microcontrolador, que está montado con el motor sobre rieles lineales. Esto permite que el motor de prueba se mueva libremente y empuje contra una celda de carga para medir el empuje. La chispa se crea antes de que se abran las válvulas para evitar un retraso en el encendido, lo que puede hacer estallar el motor, y es fundamental que la secuencia y la sincronización de las válvulas sean correctas. Después de muchas iteraciones y partes destruidas, el equipo de [AX Technologies] logró un encendido exitoso, con un claro patrón de diamante Mach supersónico en el escape.

Este es solo un ejemplo más de la impresión 3D y la electrónica barata que permite un progreso impresionante con un presupuesto limitado. Otro ejemplo es el progreso de [Joe Barnard] en lograr que un modelo de cohete aterrice solo con un motor de combustible sólido. Las empresas y organizaciones han estado utilizando componentes impresos en 3D en motores de cohetes durante algunos años, e incluso hemos visto una versión de código abierto.