導語：太空競賽中的3D打印黑馬

還記得Ursa Majors嗎? AM易道曾經撰文分享這家野心十足的3D打印公司：

建議讀者閱讀上面兩篇文章了解這家企業。今天要分享的是其另一個重磅消息：

美國空軍研究實驗室（AFRL）火箭推進部門于2025年5月初宣布向Ursa Major頒發價值2860萬美元的合同，用于其Draper引擎的后續開發與飛行演示。

這份固定價格合同將支持AFRL在快速響應空間、高超音速和在軌推進方面的更廣泛目標。

這標志著Draper引擎從實驗室測試進入實際飛行階段。

據報道，這份合同涵蓋"直到2027年初的工作"，不僅包括Draper引擎與測試載具的集成，還將進行飛行演示。

Ursa Major的Draper引擎首次成功熱試車測試于2024年5月宣布，距離公司2023年5月開始研發該引擎不到一年時間，這一速度遠快于行業常規。

在達成這一里程碑后，Ursa Major已對Draper進行了超過200次熱試車測試。

Draper引擎：高超音速技術的技術突破

Draper是一種輸出4000磅推力的閉合催化劑循環系統，使用非低溫燃料組合（過氧化氫和煤油），這種設計使其非常適合需要隨時發射的小型高超音速防御飛行器。

這種組合彌合了固體和液體火箭之間的差距，同時保留了兩者的優勢。

根據Reuters報道，Draper引擎設計用于將物體機動到新軌道并模擬高超音速威脅，其名字來源于科幻小說系列《蒼穹浩瀚》(The Expanse)中的一個角色。

Draper汲取了Ursa Major的Hadley引擎的架構和制造遺產，這是一款已生產了100多臺的成熟發動機。

據外媒報道，Draper的設計進一步促進了高超音速威脅的有效模擬，并解決了美國高超音速能力的關鍵需求。

根據Breaking Defense的報道，Draper引擎的創新之處在于提供了典型固體火箭發動機的戰術存儲能力，以及液體引擎提供的節流和更大范圍，關鍵的實現特性是可存儲的過氧化氫和煤油作為推進劑組合。

過氧化氫燃料易于存儲，這降低了發射前的物流復雜度，而其他通常用于提供導彈達到高超音速速度（馬赫5及以上）所需高推力的高毒性液體燃料則需要特殊處理。

簡單來說，就是液體引擎變得像固體引擎一樣容易存儲。

傳統上用于測試導彈防御系統的固體火箭發動機無法實時改變推力來主動節流并響應不斷變化的條件。

據外媒報道，隨著敵對高超音速武器變得越來越復雜和不可預測，像Draper這樣的液體火箭引擎提供了主動推力控制和推力范圍，賦予其高超音速防御所需的機動性和靈活性。

查閱大量資料后，AM易道總結在技術參數上，Draper引擎具有以下關鍵優勢：

• 封閉循環架構意味著煤油可以完全關閉，引擎可以僅用分解的過氧化氫運行，或者用過氧化氫和煤油混合運行。

• 可以將推力降低到最大功率的10%以下，這對于高超音速末端階段或在非地球表面著陸等應用非常有用。

• 高推進劑密度使其能在空間受限的高超音速飛行器中提供更多能力。

• 使用環保的可存儲推進劑，提高了安全性并降低了環境風險。

• 支持自動點火，無需專用點火系統即可多次重啟。

• 過氧化氫還可用于姿態控制系統，消除了對額外姿態控制推進劑的需求。

防衛戰略中的應用前景

Ursa Major首席執行官Dan Jablonsky在談到這份AFRL合同時表示：

"根據這份合同，Ursa Major將擔任戰術飛行演示器的主要集成商，這將證明使用可儲存液體火箭系統應用于高超音速的能力。

由于其戰術配置，可儲存液體火箭引擎，如Ursa Major的Draper，獨特地能夠以規模化制造并以比替代方案低得多的成本向戰斗人員提供高超音速能力。"

Ursa Major創始人Joe Laurienti表示，Draper引擎旨在滿足那些希望開發模擬高超音速威脅的測試目標的客戶需求。

該引擎還將提供給需要高沖量機動或插入月球軌道的太空應用，如軌道轉移飛行器。

值得注意的是，Draper引擎的開發正契合特朗普政府的防御戰略重點。

今年1月，美白宮發布了一項行政令，呼吁建立一個防御系統，后來被命名為"金色穹頂"(Golden Dome)。

據報道，該計劃要求構建一個下一代導彈防御盾，能夠防御來自同級、接近同級的彈道、高超音速、先進巡航導彈和其他下一代空中攻擊。

美國國會最新的預算提案中已為該項目撥款約250億美元。

3D打印的制造盛宴

Ursa Major在火箭引擎制造中的成功很大程度上歸功于其對3D打印的創新應用。

據報道，Draper引擎超過80%的部件是3D打印的，并采用模塊化設計。

Ursa Major的首席運營官總結這種制造方法帶來了顯著優勢：

• 開發速度提升：根據Ursa Major的資料，其揚斯敦工廠的工藝將生產和交付周期壓縮到一個月，而傳統制造至少需要六個月。

• 成本大幅降低：Jablonsky表示，Draper引擎"比當前系統更高效且更便宜，有時甚至低一個數量級"。

• 設計優化：3D打印允許制造復雜幾何形狀，提高性能同時減輕重量。

• 材料創新：公司不僅使用現有合金，還開發專門針對增材制造的新材料。

AM易道結語

Ursa Major已展示出將Draper技術應用于多個領域的潛力。

前文提到，它最初將作為高超音速導彈配置，也可以在太空中存儲數年用作太空攔截器，Ursa Major也在瞄準商業市場，如太空機動應用。

AM易道認為，隨著3D打印技術在航空航天和國防領域的應用不斷深入，我們將看到更多像Ursa Major這樣的創新型企業造出全新的裝備。

更關鍵的是交付足夠快。

美國空軍研究實驗室火箭推進部門主任Shawn Phillips博士在評價Ursa Major的工作時表示：

"這個項目最令人印象深刻的方面可能是在令人難以置信的短時間內交付了一個多功能、可存儲的火箭引擎。"

AM易道認為，隨著更多企業證明這種技術在高端應用中的可靠性和經濟性，像 這樣千萬美元級別的合同將層出不窮。

在全球各國競相發展尖端武器系統的背景下，3D打印將成為贏得這場技術和時間競賽的關鍵因素。

美國國防部已經認識到這一點，正加大投入支持增材制造技術在關鍵國防領域的應用。

未來五年，我們預計將看到更多3D打印技術在、、 等領域的突破性應用，同時這些技術也會逐步向民用或 商業航天航空領域滲透，形成以3D打印為核心的創新制造生態系統。

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