Le lanceur aérospatial privé américain a franchi avec succès une autre étape de test pour son moteur de fusée liquide E-2 imprimé en 3D au centre spatial Stennis de la NASA.

Le moteur-fusée de l’entreprise a atteint pour la première fois la poussée, la pression et le rapport de mélange comburant/carburant nominaux, et aurait été en « parfait état » après 40 secondes de tir d’essai.

Le lanceur va maintenant porter son attention sur l’augmentation de l’efficacité de la combustion (C *) de la fusée de 90% à son objectif de 98% lors de tests supplémentaires en mai.

Moteur de fusée E-2 du lanceur

Launcher a été fondé en 2017 dans le but de créer des fusées efficaces et rentables capables de livrer de petits satellites dans l’espace. La société a commencé à développer des composants imprimés en 3D pour améliorer les performances de son moteur E-2 après avoir reçu un contrat de 1,5 million de dollars avec l’US Space Force en 2019.

Le E-2 est un moteur de fusée liquide haute performance imprimé en 3D à cycle fermé qui propulsera le lanceur Launcher Light de la société, dont le lancement est prévu en 2024. Une fois terminé, un seul moteur E-2 sera capable de booster le Launcher Light. en orbite terrestre basse (LEO) avec une charge utile de 150 kg.

Jusqu’à présent, le moteur contient plusieurs composants imprimés en 3D, qui sont imprimés en 3D dans des alliages de cuivre haute performance afin de nécessiter moins de propulseur pour entrer en orbite. Le moteur est composé d’une chambre de combustion imprimée en une seule pièce qui serait la plus grande partie de son genre à 860 mm de haut, et d’un injecteur de moteur imprimé en 3D.

Launcher a travaillé avec la société AMCM du groupe EOS pour développer une imprimante 3D grand format personnalisée pour produire ses composants de moteur, tandis que sa chambre de combustion est produite à l’aide de la machine M4K d’AMCM. L’entreprise a effectué le premier essai à grande échelle de son injecteur et de sa chambre de combustion de moteur E-2 en 2020, suivi d’une série d’essais de sa turbopompe à oxygène liquide (LOX) imprimée en 3D, imprimée en 3D sur une imprimante Velo3D Sapphire.

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En août de l’année dernière, Launcher a terminé avec succès un test de tir à chaud d’assemblage de chambre de poussée au Stennis Space Center de la NASA et quelques mois plus tard a acheté un deuxième système d’impression 3D Sapphire de Velo3D capable d’imprimer du titane, avec lequel l’entreprise commencera à imprimer des récipients sous pression orbiteurs pour le E-2.

Plus récemment, Launcher a sélectionné le fabricant de systèmes de post-traitement Solukon comme fournisseur privilégié pour les systèmes d’élimination de poudre. L’entreprise a intégré la machine de dépoudrage SFM-AT1000-S de Solukon pour post-traiter ses pièces de fusée imprimées en 3D et automatiser davantage son processus de production.

Ensemble de chambre de poussée du lanceur E-2 sur son banc d’essai au centre spatial Stennis de la NASA. Photo via Launcher/John Kraus Photographie.

Atteindre la pleine poussée

Launcher a maintenant franchi une nouvelle étape de test avec son moteur E-2. Le moteur a démontré avec succès une poussée complète de 10 tonnes métriques lors du tir d’essai tout en atteignant 100 bars de pression de combustion. Le moteur a également connu les performances les plus élevées du rapport de mélange comburant / carburant de 2,62 pour le rapport de mélange propulseur pour LOX à 100 bars de pression.

Après 40 secondes de temps total de tir d’essai, la chambre de combustion en alliage de cuivre imprimée en 3D est restée dans un état « parfait », démontrant sa réutilisabilité.

À l’avenir, Launcher testera à nouveau l’E-2 début mai avec la même chambre et le même injecteur, bien que les composants soient légèrement retravaillés pour supprimer tout refroidissement par film afin d’augmenter encore les performances. L’entreprise vise à augmenter l’efficacité C * de 90% obtenue lors de son test le plus récent à 98%, ce qui est son objectif ultime.

La société espère également voir ses diamants Mach bleus de marque pour le moteur à base de LOX / kérosène lors des tests de mai, ce qui, selon elle, serait une première mondiale.

Concernant le développement de sa turbopompe LOX, Launcher a testé avec succès le composant en mode boost à 130 % de débit nominal. Dans une prochaine étape, l’entreprise prévoit de faire la démonstration d’un test de trois minutes d’une durée complète de la turbopompe en configuration à cycle fermé au quatrième trimestre 2022.

La gorge de la chambre de combustion E-2 du lanceur était dans "parfait" état après la campagne d'essais.  Photo via le lanceur.
La gorge de la chambre de combustion E-2 du lanceur était en « parfait » état après la campagne d’essais. Photo via le lanceur.

Réalisations récentes d’essais de fusées

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Alors que Launcher fait des progrès significatifs dans le développement de son moteur-fusée E-2, d’autres acteurs du secteur font également des progrès significatifs avec leurs propres moteurs. Des noms bien connus dans le domaine comme Rocket Lab, SpaceX, Orbex et Relativity Space tirent tous parti de la fabrication additive alors que la course à l’espace continue de s’accélérer, tandis que plusieurs nouveaux arrivants se joignent également au concours.

Au cours des derniers mois seulement, le fabricant de systèmes de propulsion Aerojet Rocketdyne a testé avec succès un système scramjet dans le cadre d’un projet de recherche américain sur les missiles hypersoniques. En imprimant en 3D le système d’entraînement du moteur, la société affirme qu’elle peut construire le composant en utilisant 95 % de pièces en moins que ce qui était nécessaire pour construire son itération précédente.

Ailleurs, la société d’impression 3D de technologie spatiale X-Bow Launch Systems est sortie du mode furtif le mois dernier avec une gamme de petits lanceurs adaptés aux lancements orbitaux et suborbitaux, tandis que la start-up chinoise SpaceTai a annoncé des plans pour le premier vol d’essai suborbital de son impression 3D fusée qui aura lieu l’année prochaine.

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L’image en vedette montre Ensemble de chambre de poussée du lanceur E-2 sur son banc d’essai au centre spatial Stennis de la NASA. Photo via Launcher/John Kraus Photographie.