LEAP71、AIで設計して3Dプリンターで製造した液体燃料ロケットエンジンの燃焼実験に成功

Contents

LEAP 71社について LEAP 71のホットファイヤーの背景ロケットスラスタープロジェクトロケットエンジン試験分析後

航空宇宙エンジニアであり、LEAP 71のマネージング・ディレクターであるジョゼフィーネ・リスナー女史は、次のようにコメントする。

- Advertisement -

これは我々にとって、また業界全体にとっても重要なマイルストーンです。機能的なロケット・スラスターを自動的に作成し、実用的な検証に直接移行できるようになりました。最終仕様から製造まで、このエンジンの設計には2週間もかかりませんでした。従来のエンジニアリングでは、これは何カ月、あるいは何年もかかる作業だった。新しいエンジンの繰り返しには、わずか数分しかかからない。宇宙推進における技術革新は難しく、コストもかかる。私たちのアプローチによって、誰もが宇宙をより身近なものにできることを願っています。

生成されたエンジンは、推進剤として極低温の液体酸素（LOX）と灯油を使用する。銅製の燃焼室は再生冷却され、噴射ヘッドには推進剤を混合するための最新式の同軸スワラーが装備されている。

LEAP71の共同設立者であるリン・カイザー氏は、次のようにコメントする。

- Advertisement -

私たちの会社は、高度な機械が手作業なしで設計できる計算工学という新しい分野の最前線にいます。このパラダイムは、現実の物体の技術革新のペースを大幅に加速させます。ノイロン・スラスターが初回で公称動作したことは、このアプローチがうまくいっていることを裏付けている。この方法は、工学のどの分野にも適用できる。

LEAP 71は、スラスターの製造において、ドイツの大手金属3Dプリント会社AMCMと協力した。その後、シェフィールド大学で後処理が行われ、テストの準備が整った。高温燃焼は英国ウェストコットのAirborne Engineering, Ltd.で行われた。

LEAP71は、ノイロンをさらに進化させるために、この試験で得られたデータを使用する。同社は、米国、ヨーロッパ、アジアの大手航空宇宙企業と協力して、得られたロケットエンジンの商業化に取り組んでいるという。

LEAP 71社について

LEAP 71はアラブ首長国連邦のドバイを拠点とする企業で、航空宇宙エンジニアのジョゼフィーネ・リスナー女史と連続起業家のリン・カイザー氏によって設立された。

LEAP 71の使命は、コンピューテーショナル・エンジニアリングという新しい分野を通じてエンジニアリングの進歩を根本的に前進させることである。同社は、洗練されたソフトウェア・アルゴリズムを使って物理的な製品を製造する。LEAP 71は、最先端のモデルとされる大型計算工学モデル「ノイロン」を開発した。

- Advertisement -

LEAP 71は、米国、韓国、ヨーロッパ、中国を含む世界中の顧客と協力し、航空宇宙、電動モビリティから熱交換器まで幅広い分野の製品を設計している。

LEAP 71は、非常に複雑な物理オブジェクトの作成を可能にする、コンパクトで堅牢なジオメトリー・カーネルであるPicoGK（「ピーコック」）を含む、技術スタックの重要な部分をオープンソース化している。

LEAP 71の部品のほとんどは、先進的な工業用積層造形機で3Dプリントされている。

LEAP 71のホットファイヤーの背景

実績

人手を介さず、計算モデルだけで製造された初のロケットエンジン
新しいロケットエンジンの仕様策定から製造までの期間が、おそらく最短（2週間、通常CADを使った手作業ではこのプロセスに何カ月もかかる）
アラブ首長国連邦で開発された初の液体燃料ロケットエンジン
エンジンは最初の試みで成功
設計にCADを使用しなかった

ロケットスラスタープロジェクト

2024年6月に熱間燃焼に成功したノイロンTKL-5ロケットスラスターの開発は、ノイロンの大型計算工学モデルの能力を紹介するLEAP71の内部プロジェクトだ。

このスラスタの設計段階は、最終仕様の決定から製造への送り出しまで2週間もかからなかったという。新しい設計バリエーションの生成は、通常のコンピュータで15分もかかりません。スラスターの形状は、ドイツの大手金属3Dプリント会社であるAMCMでプリントされた。

LEAP 71は、高温燃焼キャンペーンのために、英国のシェフィールド大学および英国のテストサイト提供者であるエアボーン・エンジニアリング社と提携した。シェフィールド大学のUK Race to Spaceチームは、豊富な実践的フィードバックを提供し、スラスターをテストスタンドに移動させるために必要なすべての加工後の手順と計測器を完成させた。グラビティ・インダストリーズ社の最高設計責任者である技術アドバイザーのサム・ロジャーズは、プロジェクトを通じて重要な指導を行った。

ロケットエンジン

LEAP 71は、5kNの推力レベル（500kg/1120ポンドの揚力質量または20,000馬力に相当）を選択した。これは比較的コンパクトなエンジンで、軌道ロケットの最終キック段に適している。

このスラスターは極低温の液体酸素（LOX）とケロシンで作動し、スペースXのファルコン9や由緒ある月ロケットのサターンVなど、多くの先進的なロケットシステムで使用されている組み合わせである。LEAP71は、この推進剤が小型エンジンに一般的に使用される他の推進剤よりも運用が難しいにもかかわらず、意図的にこの選択を行った。

このエンジンは、EOS M290メタルプリンターを使って銅（CuCrZr）からプリントされた。銅は融点が低いが、積極的に冷却すればコンパクトな高性能エンジンを実現できる。冷却に失敗すれば、すぐに溶けるという。

このエンジンでは、チャンバージャケットの周囲を旋回する細い冷却流路を使用しており、その断面は0.8mmと薄い。ケロシンは、エンジンを冷却し、溶融を防ぐためにチャンネルを通して押し出される。その後、両方の推進剤が燃焼室に噴射される。エンジン内部の燃焼温度は約3000℃だが、エンジン表面は積極的な冷却により250℃以下に保たれる。

推進剤は、同軸スワールインジェクターヘッドを使用してエンジンに噴射される。このインジェクター・タイプは最も先進的と考えられている。

燃料の一部を燃焼室の壁近くの小さな穴から噴射することで、さらにフィルム冷却が行われる。