上海
微重力环境下，金属熔凝、熔池流动及缺陷形成规律与地面差异显著，亟需通过多层级试验积累工艺数据。近日，中科院力学所利用失重飞机（抛物线飞行）完成了微重力条件下金属增材制造与空间流体管理试验，针对不锈钢、钛合金、铝合金及高熵合金等材料，获取了熔凝行为、熔滴过渡、熔池蒸发及成形性能等关键数据，为构建"落塔—失重飞机—火箭—在轨平台"的全链条验证体系提供了重要支撑。
以下是来自中国科学院力学研究所的报道。
近日，中国科学院力学研究所（以下简称“力学所”）在西安圆满完成太空金属制造技术及空间热控与流体管理技术的失重飞行试验验证。本次试验累计开展二十余次有效失重飞行，成功验证太空金属制造领域多项关键核心技术，同步完成空间流体物理与调控技术实验，既定目标全部达成。
失重飞行借助飞机高空抛物线机动，营造短时稳定的微低重力环境。该手段具备试验条件可重复、有人协同操作便捷、载荷状态实时可调、载荷重量与空间限制少等显著优势，更能精准复现月球、火星等地外天体的低重力环境。相较其他试验路径，失重飞行准备周期短、技术迭代效率高，是太空制造领域开展关键技术验证与快速迭代的核心手段之一。
图1 失重飞行示意图
本批次金属制造试验聚焦太空增减材制造技术，围绕航天器广泛使用的不锈钢、钛合金、铝合金及高熵合金等典型金属材料进行验证，系统探索多工艺、复杂工况下的金属成形原理与技术窗口，获取了低重力条件下合金熔凝行为、熔体过渡、熔池蒸发、元素烧蚀、缺陷形成特性、成形结果及性能参数等一系列关键数据，为太空制造工艺定型与材料优选奠定了数据底座。
图 2 失重飞行实验中金属制造过程的熔池行为、熔滴回爬、成形样品举例
图3 力学所针对失重飞机平台研制的综合试验装备开展电磁实验测试
在空间流体物理与调控方向，科研团队开展了低重力环境下的喷雾冷却、推进剂贮箱流体管理实验，揭示了喷雾冷却液膜动力学特征及其重力作用机制，并深入解析了微/变重力条件下局部液面扰动诱发的流体晃动行为。
此次任务的完成，叠加研究团队在落塔实验常态化运行、“力鸿一号”火箭太空飞行实验、轻舟货运飞船在轨实验等方面的前期布局，标志着力学所在太空金属制造领域正式完成“落塔—失重飞机—火箭—在轨平台”四级实验验证体系。该体系贯通了从基础原理验证、关键技术验证到太空亚轨道与在轨实验的工程化验证全链条，实现了从基础研究、技术突破到工程样机与产品设计全面考核的衔接。由此沉淀的数据资产与技术基础，将显著加快相关技术迭代升级节奏，大幅提速我国太空制造技术从演示验证迈向工程应用的进程，为后续突破太空原位制造、在轨修复、地外资源利用与地外建设等核心能力筑牢根基、提供坚实支撑。
下一步，力学所科研团队将携手国内科研单位与优势企业开展深度协同攻关，依托火箭、空间站等太空试验平台，持续完善太空制造技术体系，加速核心技术工程应用落地，为地外制造、深空探测与太空经济的高质量发展提供有力支撑。
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