شرکت آمریکایی «کروماتیک تریدی متریالز» اعلام کرده که برای نخستینبار توانسته است سوخت موشکی چاپ سهبعدی خود را در شرایط واقعی احتراق با موفقیت آزمایش کند.
به گزارش سرویس هوافضای تکناک، فناوری چاپ سهبعدی حالا به یکی از حساسترین بخشهای صنایع نظامی و فضایی رسیده است و اکنون این موفقیت میتواند مسیر تولید نسل جدید موشکهای سبکتر، قدرتمندتر و سریعتر را هموار کند.
این شرکت که در حوزه توسعه مواد پیشرفته چاپ سهبعدی فعالیت میکند، اعلام کرده که آزمایش احتراق ایستای سوخت جدید در میدان آزمایش شرکت IS4S در ایالت آلابامای آمریکا انجام شده است. طبق اطلاعات منتشرشده، سوخت موشکی چاپ سهبعدی توانسته است فشار بیش از ۱۸۰۰ PSI را بدون شکست ساختاری تحمل کند. شرکت کروماتیک این آزمایش را «نقطه عطف مهمی» در مسیر تولید سامانههای پیشران نسل آینده برای موشکها و کاربردهای دفاعی توصیف کرده است.
سوخت موشکها به طور کلی به چهار دسته اصلی مایع، جامد، هیبریدی و گازی تقسیم میشود. هرکدام از این سوختها مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند، اما در حوزه نظامی، سوخت جامد همچنان انتخاب اصلی برای موشکها و موشکهای بالستیک قارهپیما به حساب میآید. دلیل این موضوع، سادگی ساختار، قابلیت نگهداری طولانیمدت و آمادگی دائمی برای شلیک است.
برخلاف موشکهای با سوخت مایع که نیاز به سامانههای پیچیده پمپ، شیر و لولهکشی دارند، موشکهای سوخت جامد ساختار سادهتری دارند و میتوان آنها را برای سالها در حالت آماده نگهداری کرد. همین ویژگی باعث شده است که ارتشها و صنایع دفاعی جهان همچنان به این نوع پیشران وابسته باشند.
با وجود این، روش تولید سنتی سوخت جامد محدودیتهای بزرگی دارد. در فناوری رایج، مواد سوختی و اکسیدکننده با ماده اتصالدهنده ترکیب میشوند تا خمیری غلیظ ایجاد شود. سپس این ترکیب داخل بدنه موشک ریخته میشود و فرایند پخت و خشکسازی آغاز میشود؛ فرایندی که ممکن است چند روز یا حتی چند هفته طول بکشد.
در مرکز قالب نیز یک میله فلزی بزرگ قرار داده میشود تا پس از سفت شدن سوخت، کانال داخلی احتراق ایجاد شود. اما همین فرایند قدیمی میتواند مشکلات متعددی ایجاد کند. کوچکترین حباب هوا یا ترک ریز در نزدیکی بدنه موشک ممکن است هنگام احتراق باعث انفجار شود. همچنین بیرون کشیدن میله فلزی مرکزی میتواند تنشهای ساختاری ایجاد کند و احتمال ترکخوردگی را افزایش دهد.
یکی دیگر از محدودیتهای مهم روش سنتی، وابستگی آن به شکلهای ساده هندسی است. در موشکهای سوخت جامد، شکل کانال داخلی سوخت نقش مستقیمی در نحوه سوختن، سرعت احتراق و میزان رانش تولیدی دارد. قالبگیری سنتی اجازه ایجاد طراحیهای پیچیده را نمیدهد و همین موضوع، عملکرد موشک را محدود میکند.
شرکت کروماتیک بیان کرده که فناوری اختصاصی RX-AM این مشکلات را برطرف کرده است. این فناوری که بر پایه چاپ افزایشی واکنشی توسعه یافته است، بهجای ذوب پلاستیک مانند چاپگرهای سهبعدی رایج، از ترکیبات شیمیایی استفاده میکند که هنگام خروج از نازل چاپگر، تقریباً بلافاصله سخت میشوند.
به گفته شرکت، بخش اصلی این دستاورد نه فقط چاپگر، بلکه فرمول شیمیایی مواد است. مهندسان کروماتیک موفق شدهاند ترکیبات استاندارد سوخت موشکی را بهگونهای تغییر دهند که در داخل چاپگر به صورت مایع باقی بماند اما بلافاصله پس از خروج، جامد شود. این موضوع امکان چاپ مستقیم سوخت را بدون نیاز به قالبگیری سنتی فراهم میکند.
مزیت اصلی این فناوری، آزادی کامل در طراحی هندسه داخلی سوخت است. چاپ سهبعدی امکان ساخت ساختارهایی را فراهم میکند که با روشهای قدیمی غیرممکن بودند. همین مسئله میتواند باعث موشکهایی با رانش دقیقتر، مصرف سوخت بهینهتر و برد بیشتر شود.
همچنین شرکت کروماتیک اعلام کرده است که فناوری جدید میتواند زمان تولید موشک را به شدت کاهش دهد. حذف فرایندهای طولانی پخت، حذف قالبهای پیچیده و امکان تولید مستقیم قطعات باعث میشود کارخانهها بتوانند موشکها را سریعتر و با انعطاف بیشتری تولید کنند. این موضوع برای زنجیره تأمین صنایع دفاعی اهمیت بالایی دارد؛ بهویژه در شرایطی که ارتشها به دنبال افزایش سرعت تولید تسلیحات هستند.
یکی از نگرانیهای اصلی درباره سوخت موشکی چاپ سهبعدی، مقاومت آنها در برابر فشار و دمای شدید زمان پرتاب بود. اما آزمایش اخیر نشان داد سوخت چاپی کروماتیک میتواند شرایط واقعی احتراق را تحمل کند. این شرکت اعلام کرده است که میزان انرژی آزادشده توسط این سوخت با بهترین نمونههای متداول برابری میکند و همزمان استحکام لازم را برای محیطهای پرفشار نیز دارد.
فناوری جدید حتی میتواند قابلیتهایی فراتر از سامانههای سنتی ایجاد کند. کروماتیک عنوان کرده است که امکان چاپ چند نوع سوخت مختلف در یک موشک وجود دارد تا سرعت و رانش در مراحل مختلف پرواز تغییر کند. همچنین ادغام مستقیم سوخت با ساختار موشک میتواند وزن کلی سامانه را کاهش دهد و فضای داخلی را بهینهتر کند.
دکتر «کورا لیبیگ»، بنیانگذار و مدیرعامل شرکت کروماتیک تریدی متریالز گفت: «نتایج این آزمایش نشان میدهد که تولید افزایشی فقط یک فناوری قابل استفاده برای پیشرانهای دفاعی نیست، بلکه میتواند عملکرد موشکها را به طور واقعی ارتقا دهد. ما نشان دادهایم که امکان تولید موشکهایی با برد بیشتر، قدرت بالاتر و سرعت ساخت سریعتر وجود دارد.»
کارشناسان معتقد هستند که اگر این فناوری به مرحله تولید انبوه برسد، میتواند صنعت موشکی را وارد دوره تازهای کند؛ دورهای که چاپ سهبعدی فقط برای ساخت قطعات به کار نمیرود، بلکه برای تولید مستقیم سوخت و سامانههای پیشران نیز استفاده خواهد شد.
