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軍工航天新聞

3D打印讓戰(zhàn)機維修“多快好省”

星之球科技 來源:中國青年網(wǎng)2021-04-23 我要評論(0 )   

“鷹獅”戰(zhàn)機靠近機尾的淺色零件使用3D打印技術(shù)制造。 圖片來源 瑞典薩博公司3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用前景被普遍看好。前不久,瑞典軍工企業(yè)薩博公司把3D打印部件安...

“鷹獅”戰(zhàn)機靠近機尾的淺色零件使用3D打印技術(shù)制造。 圖片來源 瑞典薩博公司

3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用前景被普遍看好。前不久,瑞典軍工企業(yè)薩博公司把3D打印部件安裝到其“鷹獅”戰(zhàn)機上,成功完成了飛行測試。相關(guān)技術(shù)成熟后,借助3D打印在前線快速生產(chǎn)出來的零部件將大規(guī)模用于修復(fù)戰(zhàn)損,確保主戰(zhàn)裝備不下火線。

薩博公司表示,這次測試動用了一架雙座型JAS-39D“鷹獅”戰(zhàn)機,實驗部位是該機后機身上的一個艙門。艙門部件由代號PA2200的尼龍聚合物制成,100%通過增材制造(3D打印的另一種表述)成型。這也是該公司第一次“打印”戰(zhàn)機外部結(jié)構(gòu)件。

薩博公司近年來一直嘗試用3D打印技術(shù)制造飛機零件,但從未涉及機身外部結(jié)構(gòu)。過去4年間,該公司的增材制造業(yè)務(wù)小組積極探索用3D打印零件修復(fù)戰(zhàn)斗損壞部位的可行性。在接受美國“戰(zhàn)區(qū)”網(wǎng)站采訪時,“鷹獅”戰(zhàn)機項目經(jīng)理哈坎·斯塔克表示,“飛機降落后,對艙門的初步檢查結(jié)論是‘非常正面’的,以肉眼觀察,替換部件沒有顯著變形?!?/p>

“這意味著維修人員可以現(xiàn)場獲得備件,不再需要拿其他飛機的零件‘拆東墻補西墻’?!彼顾搜a充道,“有助于減少冗長維修過程導(dǎo)致的作戰(zhàn)時間損失?!?/p>

瑞典非常重視高技術(shù)兵器的戰(zhàn)時生存能力,要求它們能夠在僅有最低限度的基礎(chǔ)設(shè)施和戰(zhàn)備資源的前提下堅持作戰(zhàn),遍布全境的野戰(zhàn)機場乃至能起降飛機的高速公路,都是這種思想的產(chǎn)物。由此不難理解,這個國家為何對3D打印軍用化傾注如此大的熱情。根據(jù)設(shè)想,技術(shù)人員可以現(xiàn)場掃描需要更換的部件,快速打印出原件的復(fù)制品,再安裝到飛機上。有了這種模式,后勤部門就不再需要攜帶大量零部件奔赴前線,大大降低了機動部署的難度。

一般來說,軍用飛機的結(jié)構(gòu)件和外部覆蓋件外形尺寸偏大,但造型相對簡單,適合用3D打印來復(fù)制。最新一次測試的艙門,其安裝位置靠近機載箔條和曳光彈投放系統(tǒng),在日常使用中比較容易損壞。就技術(shù)而論,這并非最難打印的部件,最新的測試也證明,不需要提前建模仍然可以掃描某個零件,將復(fù)制品快速裝上飛機,后者即可升空繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

在“鷹獅”帶著3D打印的艙門上天之前,后者接受了徹底的測試,以證明它的環(huán)境適應(yīng)性。例如,吸力測試旨在驗證艙門可以自始至終牢靠地附著在機身上,不至于飛到半路忽然脫落。薩博公司還說,測試戰(zhàn)機這次沒超過音速,但超音速飛行不會有問題。

最新的測試凸顯了PA2200聚合物的可靠性,其他材料同樣可以用于修復(fù)戰(zhàn)損。薩博公司稱,3D打印成品的外部尺寸最大可達3×3米,但目前只能生產(chǎn)60×60厘米的零件。事實上,該公司為瑞典本國和巴西生產(chǎn)的新一代“鷹獅”E型已經(jīng)用上了3D打印的機身結(jié)構(gòu)件。下一步,技術(shù)團隊會嘗試制造更大更復(fù)雜的零件,并將覆蓋范圍延伸到至關(guān)重要的機翼部位;無疑,這需要更廣泛、更專業(yè)的測試來驗證此類產(chǎn)品的物理強度及環(huán)境適應(yīng)能力。

總體來說,這個項目的潛在收益遠遠超過預(yù)先投入的資源。據(jù)薩博公司預(yù)測,3D打印不僅能減少被復(fù)制零件的重量,還可以縮短產(chǎn)品交付周期,甚至減少60%的成本。該公司還透露,“高度復(fù)雜的機載子系統(tǒng)”眼下也有3D打印版本,相關(guān)領(lǐng)域尚處在嚴(yán)格保密狀態(tài)。

薩博公司對“戰(zhàn)區(qū)”網(wǎng)站表示,已經(jīng)有裝備“鷹獅”的外國客戶看到了3D打印技術(shù)的潛力。該公司還提出了一種基于集裝箱的“3D打印車間”,每個“車間”只對應(yīng)兩名操作員,他們不需要經(jīng)過特別的培訓(xùn)就能上崗。

如果客戶不愿遵循掃描-打印-安裝這個流程,薩博公司還承諾提供“按需打印”模式——從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取所需部件的技術(shù)參數(shù),然后在集裝箱打印車間中制造出成品。

該公司對不同種類的替換部件有不同的性能預(yù)期。模擬計算顯示,一個3D打印的替代品可能只需要為10到15次飛行服務(wù),其根本意義在于“讓飛機留在任務(wù)列表中”,堅持到工廠制造的正規(guī)替代件到達。目前,薩博公司將注意力集中在因為不當(dāng)操作或日常磨損而失效的部件上,還需要進行幾輪額外的測試,才能決定是否將其部署到作戰(zhàn)場景當(dāng)中。

最終,3D打印技術(shù)會被用于修復(fù)被擊傷后返回基地的戰(zhàn)機。經(jīng)常在高威脅環(huán)境下出動的機型,特別是低空支援飛機及各種直升機,有望成為這項技術(shù)的首批受益者?,F(xiàn)地快速生產(chǎn)維修零件的能力,必將對空中力量遠程部署的方式產(chǎn)生重大影響。


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