Échec de la semaine : des pièces imprimées en 3D qui brûlent comme le carburant de fusée de la NASA

[Integza] a pour mission de trouver autant de façons que possible de construire des fusées et autres moteurs en utilisant l’impression 3D et d’autres techniques de fabrication accessibles. Il a eu une excellente idée : est-il possible d’imprimer en 3D une fusée à combustible solide (vidéo, intégrée ci-dessous), en particulier, pouvez-vous imprimer en 3D le grain de la fusée elle-même ? En utilisant la résine comme combustible et en la mélangeant à un oxydant puissant (le perchlorate d’ammonium en particulier – merci pour le conseil de la NASA !), il a eu un succès mitigé.

Poussée efficace par rapport au profil de la section transversale du grain

Comme beaucoup d’entre nous (ahem, je veux dire vous) peut en témoigner, alors que dans les affres de l’expérimentation amateur de moteurs de fusée à propergol solide (en théorie, vous comprenez), ce n’est pas une tâche facile d’équilibrer la poussée au fil du temps et de maintenir la pression de combustion dans les limites de la capacité de l’enceinte. Une fois que vous avez craqué en fabriquant et en fixant une buse dans la chambre de combustion, la tâche la plus simple consiste à contrôler le carburant/l’oxydant/le liant (appelé le carburant grain) rapport, la taille des particules et couler le mélange dans une masse solide et sèche à l’intérieur. La partie difficile est de concevoir et de contrôler la forme du grain, de sorte que lorsque la surface du grain brûle, la surface de combustion active reste assez constante au fil du temps. Un simple trou cylindrique augmenterait évidemment de diamètre avec le temps, augmentant la surface de combustion et provoquant une augmentation constante de la vitesse de combustion et de la pression résultante. C’est une mauvaise nouvelle. Divers profils internes ont été testés, mais le plus courant de nos jours est une forme d’étoile à plusieurs branches, qui, lorsqu’elle est utilisée avec des composés inhibiteurs mélangés dans le grain, permet de contrôler avec précision la poussée.

[Integza] a essayé quelques expériences pour déterminer le rapport carburant/liant/oxydant le plus approprié, puis a imprimé en 3D quelques pastilles de grains de carburant, les a enfoncées dans une chambre de combustion en tube acrylique (évidemment) et a attaché une buse imprimée en 3D. Vous pouvez voir par vous-même les diamants de mach dans le panache d’échappement (ce qui est agréable) en raison du flux supersonique légèrement sur-développé. Idéalement, la buse ne serait pas en plastique, mais elle ne doit survivre que quelques secondes, ce n’est donc pas vraiment un problème ici.

La question de savoir si les grains de carburant imprimés en 3D sont viables a été posée lors de l’échange de piles spatiales il y a quelques années, ce qui était une lecture intéressante.

Nous avons vu récemment des moteurs de fusée imprimés en 3D plus sophistiqués, tels que ce moteur à carburant liquide refroidi par vortex, et sur Hackaday, IO, voici un moteur imprimé en 3D essayant d’utiliser le PLA comme source de carburant.