Mach-X團隊獲得500萬美元資助，將3D打印和機器學習技術融入高超音速飛行器

2025年8月21日，南極熊獲悉，美國亞利桑那大學的Mach-X工程團隊已獲得美國陸軍500萬美元的撥款，用于開發(fā)一種集成3D打印和機器學習的合金制造工藝。項目旨在生產高超音速飛行器的關鍵部件，其飛行速度至少是音速的五倍。

亞利桑那大學負責研究與合作的高級副總裁托馬斯·迪亞茲·德拉魯比亞表示：“這項撥款體現(xiàn)了亞利桑那大學在高超音速和材料科學領域享有盛譽的專業(yè)知識，能夠增強國家的國防能力。建立和培育此類研究伙伴關系有助于亞利桑那大學塑造未來并應對緊迫挑戰(zhàn)，我們非常期待看到 Mach-X 團隊的設計成果?！?/div>

△Mach-X團隊。照片來自亞利桑那大學。

推進高超音速飛行器材料

研究團隊由材料科學與工程系主任 Sammy Tin、Patrick R. Taylor 領導，成員包括 KrishnaMuralidharan、Oana Cazacu、AndrewWessman、Benoit Revil-Baudard、RonLiang、Tribikram Kundu 和 KavanHazeli，正與雷神公司（RTX 旗下子公司）合作，使用能夠承受極端熱環(huán)境的鎳基合金開發(fā)原型。

據(jù) Tin 介紹，這些部件必須在承受巨大機械應力的同時，長時間承受超過 1,100 攝氏度的高溫，并保持完整性。

此前，陸軍已于2025年初撥款310萬美元用于耐火合金研究?？死赘瘛·伯格工程學院院長戴維·W·哈恩表示：“這些意義非凡的獎項進一步證明了亞利桑那大學在高超音速研究領域的領先地位。這筆資金將學術界、政府和工業(yè)界匯聚在一起，以擴大研究能力，同時支持國家在國土安全和技術領域的優(yōu)先事項?！?/div>

△高超音速系統(tǒng)概念圖。圖片來自 Kratos Defense & Security Solutions, Inc.

3D打印與機器學習的融合

Tin 解釋說，團隊的主要任務是確定最佳金屬成分，并設計出耐用的3D打印微結構。為了支持這項工作，他們將應用機器學習和先進的非線性聲學檢測（一種利用聲波評估打印部件完整性的無損技術）來改進和微調制造工藝。

Muralidharan表示：“我們可以在制造零件時評估質量，并在必要時當場調整工藝流程?！彼赋觯路椒ń⒃诶ザ诺难芯炕A之上。

機器學習將進一步模擬打印件的形態(tài)。Muralidharan說道：“我們將在更簡單的部件上訓練算法，并用它來解讀測試過程中的聲學響應。這將非常有把握地告訴我們是否存在缺陷以及哪些結構能夠正常工作。”

高超音速飛行器的進步

今年2月，普渡大學應用研究所(PARI)的研究人員宣布，他們正在探索3D打印深色陶瓷的方法，從而為高超音速飛行器制造復雜的耐熱部件。他們的目標是開發(fā)高超音速飛行器部件的復雜形狀，同時提高可擴展性和效率。在普渡大學材料工程學院的Rodney Trice教授的帶領下，研究團隊正在使用數(shù)字光處理 (DLP) 技術將這些陶瓷用于增材制造。這臺3D打印機位于PARI的高超音速先進制造技術中心(HAMTC)。

此外，航空航天制造商通用電氣航空航天公司（GE Aerospace）展示了一款新型高超音速雙模沖壓發(fā)動機。據(jù)稱，這款新型沖壓發(fā)動機可以實現(xiàn)各種多任務飛機的高速飛行和遠距離飛行。據(jù)報道，在俄亥俄州埃文代爾的潔凈空氣、連續(xù)流、高速推進測試設施中進行測試后，這款高超音速發(fā)動機的性能超出了預期。它展示了雙模沖壓發(fā)動機的穩(wěn)健運行，并且與之前試飛的高超音速技術演示器相比，氣流增加了三倍。