АДИТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ У СТВОРЕННІ РАКЕТНИХ ДВИГУНІВ ЗІ ЗМІННИМ ПИТОМИМ ІМПУЛЬСОМ: СУЧАСНІ ПІДХОДИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1562-9945-2-163-2026-08Ключові слова:
адитивне виробництво, 3D-друк, SLM, DED EBM, топологічна оптимізація, функціонально-градієнтні матеріали, охолоджувальні канали, модульні соплаАнотація
У статті розглянуто перспективи застосування адитивних технологій (3D-друку) у проєктуванні та виготовленні ракетних двигунів зі змінним питомим імпульсом, що є одним із пріоритетних напрямів розвитку сучасної ракетно-космічної галузі. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності, адап-тивності та надійності силових установок в умовах змінних термогазодинамічних і механічних навантажень. Метою роботи є аналіз можливостей і обмежень викорис-тання адитивного виробництва для створення високотехнологічних компонентів дви-гунів зі змінним питомим імпульсом. Методологія дослідження базується на міждис-циплінарному підході з використанням математичного моделювання процесів тепло-переносу, оптимізації геометрії елементів двигуна та аналізу фізико-механічних влас-тивостей матеріалів, придатних для технологій SLM, DED та EBM. У результаті до-слідження доведено, що застосування адитивних технологій дозволяє створювати ле-гкі, міцні та тепловитривалі конструкції зі змінною геометрією, здатні забезпечувати варіювання тяги та підвищення питомого імпульсу. Ключовим висновком є доцільність впровадження адитивного виробництва як інструменту формування адаптивних ра-кетних двигунів нового покоління та розвитку інноваційного потенціалу вітчизняного двигунобудування. При цьому Адитивні технології в Україні вже почали впроваджува-тися у виробництво ракетних двигунів зі змінним питомим імпульсом, здебільшого на етапі прототипування та виготовлення окремих складних деталей. Попри значні ви-клики, пов’язані з економічними обмеженнями, воєнними діями та технологічною за-лежністю від імпорту, перспективи розвитку цієї галузі є вагомими. Для досягнення сталого прогресу необхідно зосередитися на локалізації виробництва, розвитку науко-во-технічної бази, підготовці висококваліфікованих кадрів та впровадженні цифрових інструментів у виробничі процеси. Такий комплексний підхід дозволить підвищити те-хнологічну незалежність України, зміцнити обороноздатність і забезпечити конку-рентоспроможність на міжнародному рівні в умовах сучасних викликів
Посилання
Adzhamskyi, S. V., Kononenko, H. A., & Podolskyi, R. V. (2021). Vyhotovlennia traktu okholodzhennia vdoskonalenoi konstruktsii dlia kamery zghoriannia ridynnoho raketnoho dvyhuna za dopomohoiu adytyvnykh tekhnolohii. Aerospace Technic and Technology, (3), 42–48. https://doi.org/10.32620/aktt.2021.3.05
Blachowicz, T., Ehrmann, G., & Ehrmann, A. (2021). Metal additive manufacturing for satellites and rockets. Applied Sciences, 11(24), 12036. https://doi.org/10.3390/app112412036
Buchholz, M., Gruber, S., Selbmann, A., Marquardt, A., Meier, L., Müller, M., Seifert, L., Leyens, C., Tajmar, M., & Bach, C. (2022). Flow rate improvements in additively manufac-tured flow channels suitable for rocket engine application. CEAS Space Jour-nal. https://doi.org/10.1007/s12567-022-00476-7
Cheng, C., Wang, Y., Liu, Y., Liu, D., & Lu, X. (2013). Thermal-structural response and low-cycle fatigue damage of channel wall nozzle. Chinese Journal of Aeronautics, 26(6), 1449–1458. https://doi.org/10.1016/j.cja.2013.07.045
Chowdhury, S., Yadaiah, N., Prakash, C., Ramakrishna, S., Dixit, S., Gulta, L. R., & Bud-dhi, D. (2022). Laser powder bed fusion: A state-of-the-art review of the technology, materi-als, properties & defects, and numerical modelling. Journal of Materials Research and Tech-nology. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.07.121
Ciochon, A., & Kennedy, J. (2024). Efficient modelling of surface roughness effects in ad-ditively manufactured materials. Applied Acoustics, 220, 109953. https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2024.109953
Cui, Z. (2025). Metal additive manufacturing technology in rocket engines and future pro-spects. Applied and Computational Engineering, 156(1), 99–103. https://doi.org/10.54254/2755-2721/2025.mh25251
da Silva Couto, H., Lacava, P. T., Bastos-Netto, D., & Pimenta, A. P. (2009). Experimental evaluation of a low pressure-swirl atomizer applied engineering design procedure. Journal of Propulsion and Power, 25(2), 358–364. https://doi.org/10.2514/1.37018
Gradl, P. R., & Protz, C. S. (2020). Technology advancements for channel wall nozzle manufacturing in liquid rocket engines. Acta Astronautica, 174, 148–158. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.04.067
Grefen, B., Becker, J., Linke, S., & Stoll, E. (2021). Design, production and evaluation of 3d-printed mold geometries for a hybrid rocket engine. Aerospace, 8(8), 220. https://doi.org/10.3390/aerospace8080220
Ha, D., Roh, T.-S., Huh, H., & Lee, H. J. (2022). Development trend of liquid hydrogen-fueled rocket engines (part 2: Core technologies). International Journal of Aeronautical and Space Sciences. https://doi.org/10.1007/s42405-022-00518-8
Hong, M., Jeon, J., & Lee, S. Y. (2012). Discharge coefficient of pressure-swirl atomizers with low nozzle opening coefficients. Journal of Propulsion and Power, 28(1), 213–218. https://doi.org/10.2514/1.b34168
Immich, H., Alting, J., Kretschmer, J., & Preclik, D. (2003). Technology developments for thrust chambers of future launch vehicle liquid rocket engines. Acta Astronautica, 53(4-10), 597–605. https://doi.org/10.1016/s0094-5765(03)80021-8
Kadivar M., Tormey D., McGranaghan G. CFD of roughness effects on laminar heat trans-fer applied to additive manufactured minichannels. Heat and Mass Transfer. 2022. URL: https://doi.org/10.1007/s00231-022-03268-1
Kang, Z., Wang, Z.-g., Li, Q., & Cheng, P. (2018). Review on pressure swirl injector in liquid rocket engine. Acta Astronautica, 145, 174–198. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.12.038
Kaynak, Y., Tascioglu, E. Post-processing effects on the surface characteristics of Inconel 718 alloy fabricated by selective laser melting additive manufacturing. Progressin Additive Manufacturing, 2020, vol. 5, pp. 221–234. DOI: 10.1007/s40964-019-00099-1.
Kim, H., et al. (2024). Preliminary Design of 35tonf Methane Combustion Chamber for Additive Manufacturing. KSPE, 28(2), 83–96. DOI: 10.6108/KSPE.2024.28.2.083
Kuntanapreeda, S., & Hess, D. (2020). Opening access to space by maximizing utilization of 3D printing in launch vehicle design and production. Applied Science and Engineering Progress, 14(2). https://doi.org/10.14416/j.asep.2020.12.002
Kuts, D., Yefanov, V., Halienkova, O., Ovchynnykov, O., Tepla, T., Lemishka, I., & Mierzwiński, D. (2025). Additive technologies for manufacturing swirlers of the combustion chamber of aircraft engines from nickel superalloy powders. Archives of Materials Science and Engineering. https://doi.org/10.5604/01.3001.0055.0368
Lee, K. O., et al. (2023). New Space 3D Printing Rocket Engine Development Trends. JKSP Engineers, 27(3), 63–77. DOI: 10.6108/KSPE.2023.27.3.063
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Системні технології
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
