澳大利亞墨爾本大學(xué)一支三人學(xué)生團隊在英國Race2Space航天競賽中，成功完成其自主研發(fā)的3D打印再生冷卻液氧（LOX）/煤油雙組元火箭發(fā)動機“Slinky”的熱試驗證，斬獲液體類別第一名。該發(fā)動機重約6公斤，外形類似大型菠蘿，于單日內(nèi)完成五次清潔、穩(wěn)定的點火測試，包括變推力運行，Zui大推力達到5.4千牛，性能接近小型月球著陸器發(fā)動機水平。此次成果由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）旗下Lab 22增材制造中心提供技術(shù)支持，是首個由澳大利亞學(xué)生團隊在該賽事中成功點火并驗證的再生冷卻發(fā)動機。

“Slinky”發(fā)動機的核心突破在于其燃燒室壁內(nèi)嵌微通道結(jié)構(gòu)，采用再生冷卻方式——將其中一種（燃料或氧化劑）預(yù)先流經(jīng)燃燒室壁內(nèi)部的冷卻通道，吸收高溫熱量后再注入燃燒室，從而有效控制金屬結(jié)構(gòu)溫度。這一技術(shù)在專業(yè)航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但在學(xué)生項目中極為罕見，主要受限于傳統(tǒng)制造工藝對復(fù)雜管道系統(tǒng)的高裝配難度和密封要求。而3D打印技術(shù)打破了這一瓶頸，使冷卻通道可直接集成于燃燒室壁體內(nèi)，無需外部管路纏繞或焊接，顯著提升冷卻效率并降低組裝風險。

該發(fā)動機由CSIRO Lab 22位于維多利亞州克拉倫頓（Clayton）的Nikon SLM Solutions 280 2MA激光粉末床熔融系統(tǒng)完成打印，材料選用高導(dǎo)熱性銅合金，適用于極端熱流環(huán)境。實驗室團隊在材料選型、面向增材制造的設(shè)計優(yōu)化及后處理工藝方面為學(xué)生提供全程指導(dǎo)。Zui終成品為全集成式發(fā)動機，搭載于由焊接鋼制推力結(jié)構(gòu)組成的測試臺架上，可與Airborne Engineering的地面測試設(shè)施無縫對接。

該項目是航空航天與火箭工程學(xué)會（ARES）碩士研究生的畢業(yè)設(shè)計課題，由機械與航空航天工程專業(yè)學(xué)生杰克·加德納、布魯克·杜蘭與斯圖爾特·戴維斯主導(dǎo)，導(dǎo)師為墨爾本大學(xué)計算力學(xué)教授理查德·桑德伯格。他指出，從概念到測試僅用數(shù)月時間，充分體現(xiàn)了計算設(shè)計與增材制造融合帶來的研發(fā)速度躍升，未來有望大幅壓縮工程開發(fā)周期并降低整體成本。團隊成員表示，此次成功不僅驗證了先進設(shè)計方法的可行性，也為后續(xù)開展更復(fù)雜推進系統(tǒng)研發(fā)鋪平道路，計劃在未來將“Slinky”應(yīng)用于實際飛行任務(wù)。

值得注意的是，再生冷卻技術(shù)本身并非新技術(shù)，其難點長期在于制造復(fù)雜度。傳統(tǒng)方案依賴大量精密管件、釬焊接頭和復(fù)雜裝配流程，每一道焊縫都是潛在失效點，且需高度熟練技工參與。而3D打印將這些物理約束轉(zhuǎn)化為幾何設(shè)計問題，使得原本于專業(yè)機構(gòu)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)得以在學(xué)生團隊中實現(xiàn)。這標志著學(xué)生項目與專業(yè)硬件之間的界限正在被重新定義。

目前，全球多個高校團隊正加速逼近這一技術(shù)門檻。2026年3月，愛爾蘭利默里克大學(xué)ULAS HiPR團隊宣布其研制的Lúin of Celtchar發(fā)動機進入Race2Space競賽，該發(fā)動機為首個愛爾蘭本土制造的增材制造液氧/異丙醇-一氧化二氮推進系統(tǒng)，推力2千牛。十年前，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）SEDS團隊曾使用無再生冷卻的3D打印發(fā)動機實現(xiàn)“Vulcan-1”飛行，但未具備主動冷卻能力。如今，隨著增材制造成熟度提升，學(xué)生團隊已能挑戰(zhàn)此前僅屬專業(yè)機構(gòu)的高階技術(shù)。

盡管如此，當前仍存在關(guān)鍵材料加工瓶頸：銅合金雖具優(yōu)異導(dǎo)熱性能，但其在激光粉末床熔融（LPBF）過程中的熱裂傾向、變形控制及表面質(zhì)量仍具挑戰(zhàn)。因此，本次“Slinky”發(fā)動機的成功依賴于CSIRO Lab 22的專用設(shè)備與工藝支持。此前，NMIS工程師也曾探索冷噴涂路徑作為銅質(zhì)噴管替代方案，表明材料適配仍是制約因素。中國相關(guān)企業(yè)若考慮承接此類高精度航天部件代工，需關(guān)注設(shè)備能力（如是否具備高功率激光源、閉環(huán)溫控系統(tǒng)）、材料預(yù)處理能力及后處理（如熱等靜壓、去應(yīng)力退火）經(jīng)驗。

采購與生產(chǎn)關(guān)注點

• 若中國廠商擬參與類似航天部件代工，需確認是否具備滿足航天級標準的銅合金增材制造能力，尤其是熱循環(huán)穩(wěn)定性與致密度控制；
• 應(yīng)重點評估冷卻通道幾何精度與壁厚均勻性，確保冷卻效率達標，避免局部過熱導(dǎo)致燒蝕；
• 建議優(yōu)先選擇具備完整后處理流程（如熱處理、表面拋光、無損檢測）的供應(yīng)商，以保障結(jié)構(gòu)可靠性。