美國(guó)防部嘗試將3D打印技術(shù)應(yīng)用到高超音速武器零件制造中

2022年11月2日，南極熊獲悉，美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)辦公室（OSD）最新開展的一個(gè)名為ManTech的項(xiàng)目正在尋求將增材制造技術(shù)引進(jìn)到高超聲速武器零件的制造當(dāng)中。具體而言，該項(xiàng)目旨在為其日趨成熟的噴氣式高超音速技術(shù)的增材制造(GAMMA-H)需求提供原型解決方案，以擴(kuò)大復(fù)雜的高超音速武器部件的現(xiàn)有制造工藝。

美國(guó)國(guó)防部（DoD）透露，目前，傳統(tǒng)的制造工藝無法滿足先進(jìn)的高超音速技術(shù)所需要的復(fù)雜的幾何規(guī)格。

OSD ManTech項(xiàng)目的副主任KeithDeVries說："我們需要對(duì)使用增材制造工藝生產(chǎn)的材料進(jìn)行突破�？茖W(xué)已經(jīng)證明它是可能的，但這種做法還不夠廣泛。GAMMA-H將鼓勵(lì)進(jìn)一步采用這種開創(chuàng)性的技術(shù)。"

DeVries將GAMMA-H項(xiàng)目描述為創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為高超音速巡航導(dǎo)彈生產(chǎn)的可負(fù)擔(dān)能力做出貢獻(xiàn)的絕佳機(jī)會(huì)，這仍然是國(guó)家國(guó)防部的首要任務(wù)。

幾個(gè)月前，五角大樓宣布它已經(jīng)成功測(cè)試了一種可以以超過五倍音速（超過5馬赫）飛行的噴氣式高超音速武器。雷神公司制造的這種武器，利用從大氣中吸進(jìn)的空氣來實(shí)現(xiàn)持續(xù)推進(jìn)，達(dá)到令人難以置信的速度，是國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的高超音速噴氣式武器概念（HAWC）開發(fā)計(jì)劃的一部分。作為高超音速技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的補(bǔ)充，雷神公司的原型機(jī)正在與洛克希德-馬丁公司的武器競(jìng)爭(zhēng)五角大樓全面開發(fā)HAWC的合同，該武器有望為美國(guó)軍隊(duì)提供下一代能力。

△高超音速噴氣武器概念（HAWC）導(dǎo)彈的概念圖。圖片由雷神公司提供。

根據(jù)2022年10月發(fā)表的一份美國(guó)國(guó)會(huì)研究報(bào)告，過去對(duì)高超音速武器的資助一直相對(duì)受限。然而，五角大樓和國(guó)會(huì)都對(duì)追求高超音速系統(tǒng)的發(fā)展和近期部署表現(xiàn)出越來越大的興趣。這部分是由于俄羅斯和中國(guó)的高超音速武器計(jì)劃的進(jìn)展，這些武器是為使用核彈頭而設(shè)計(jì)的。相比之下，大多數(shù)美國(guó)的高超音速武器將不配備核彈頭，這意味著它們將需要更高的精度，并且在技術(shù)上比中國(guó)和俄羅斯的系統(tǒng)更具挑戰(zhàn)性，這為3D打印技術(shù)提供了絕佳的機(jī)會(huì)。

對(duì)于高超音速武器，該技術(shù)幾乎沒有脫離原型階段。GAMMA-H將有助于推進(jìn)增材制造工藝，滿足現(xiàn)代高超音速噴氣系統(tǒng)的推進(jìn)和溫度要求。GAMMA-H的目標(biāo)不僅是通過增材制造減少需要檢查、運(yùn)輸和建造的單個(gè)零件的數(shù)量，而且還為小企業(yè)和非傳統(tǒng)的國(guó)防承包商提供參與國(guó)防制造的機(jī)會(huì)。

在權(quán)衡美國(guó)制造的技術(shù)的潛力時(shí)，DeVries說GAMMA-H解決方案將大大改善增材制造在噴氣式高超音速技術(shù)中的利用方式，只有通過大公司、小企業(yè)和學(xué)術(shù)界的合作才能實(shí)現(xiàn)。

DeVries觀察到："我們非常有興趣擴(kuò)大我們的合作伙伴名單，包括各種規(guī)模的公司，共同為高超音速任務(wù)作出貢獻(xiàn)。"

△海軍水面作戰(zhàn)中心Dahlgren分部的首席機(jī)械工程師Tim Peng展示了一臺(tái)Essentium HSE 280i HT 3D打印機(jī)。圖片由美國(guó)海軍提供。

GAMMA-H 解決方案請(qǐng)求(RFS) 于 2022 年 10 月在國(guó)防部的國(guó)家安全技術(shù)加速器平臺(tái)上發(fā)布，作為國(guó)家制造月的一部分，這是需要由制造者和制造商協(xié)會(huì)（FMA）和全國(guó)制造商協(xié)會(huì)（NAM）共同掌舵的一項(xiàng)任務(wù)。該項(xiàng)目旨在促進(jìn)制造實(shí)踐和流程，以及強(qiáng)調(diào)全國(guó)各地為培訓(xùn)支持國(guó)內(nèi)制造業(yè)所需的勞動(dòng)力而做出的努力。然而，實(shí)際的GAMMA-H原型機(jī)會(huì)計(jì)劃通過其他交易協(xié)議（OTA）工具從戰(zhàn)略和頻譜任務(wù)高級(jí)彈性可信系統(tǒng)（S2MARTS）發(fā)布，并得到OSD ManTech辦公室的聯(lián)合支持。