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軍工航天新聞

3D打印讓戰機維修“多快好省”

星之球科技 來源:中國青年網2021-04-23 我要評論(0 )   

“鷹獅”戰機靠近機尾的淺色零件使用3D打印技術製造。 圖片來源 瑞典薩博公司3D打印技術在軍(jun) 事領域的應用前景被普遍看好。前不久,瑞典軍(jun) 工企業(ye) 薩博公司把3D打印部件安...

“鷹獅”戰機靠近機尾的淺色零件使用3D打印技術製造。 圖片來源 瑞典薩博公司

3D打印技術在軍(jun) 事領域的應用前景被普遍看好。前不久,瑞典軍(jun) 工企業(ye) 薩博公司把3D打印部件安裝到其“鷹獅”戰機上,成功完成了飛行測試。相關(guan) 技術成熟後,借助3D打印在前線快速生產(chan) 出來的零部件將大規模用於(yu) 修複戰損,確保主戰裝備不下火線。

薩博公司表示,這次測試動用了一架雙座型JAS-39D“鷹獅”戰機,實驗部位是該機後機身上的一個(ge) 艙門。艙門部件由代號PA2200的尼龍聚合物製成,100%通過增材製造(3D打印的另一種表述)成型。這也是該公司第一次“打印”戰機外部結構件。

薩博公司近年來一直嚐試用3D打印技術製造飛機零件,但從(cong) 未涉及機身外部結構。過去4年間,該公司的增材製造業(ye) 務小組積極探索用3D打印零件修複戰鬥損壞部位的可行性。在接受美國“戰區”網站采訪時,“鷹獅”戰機項目經理哈坎·斯塔克表示,“飛機降落後,對艙門的初步檢查結論是‘非常正麵’的,以肉眼觀察,替換部件沒有顯著變形。”

“這意味著維修人員可以現場獲得備件,不再需要拿其他飛機的零件‘拆東(dong) 牆補西牆’。”斯塔克補充道,“有助於(yu) 減少冗長維修過程導致的作戰時間損失。”

瑞典非常重視高技術兵器的戰時生存能力,要求它們(men) 能夠在僅(jin) 有最低限度的基礎設施和戰備資源的前提下堅持作戰,遍布全境的野戰機場乃至能起降飛機的高速公路,都是這種思想的產(chan) 物。由此不難理解,這個(ge) 國家為(wei) 何對3D打印軍(jun) 用化傾(qing) 注如此大的熱情。根據設想,技術人員可以現場掃描需要更換的部件,快速打印出原件的複製品,再安裝到飛機上。有了這種模式,後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(jun) 用飛機的結構件和外部覆蓋件外形尺寸偏大,但造型相對簡單,適合用3D打印來複製。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係統,在日常使用中比較容易損壞。就技術而論,這並非最難打印的部件,最新的測試也證明,不需要提前建模仍然可以掃描某個(ge) 零件,將複製品快速裝上飛機,後者即可升空繼續執行任務。

在“鷹獅”帶著3D打印的艙門上天之前,後者接受了徹底的測試,以證明它的環境適應性。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,不至於(yu) 飛到半路忽然脫落。薩博公司還說,測試戰機這次沒超過音速,但超音速飛行不會(hui) 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於(yu) 修複戰損。薩博公司稱,3D打印成品的外部尺寸最大可達3×3米,但目前隻能生產(chan) 60×60厘米的零件。事實上,該公司為(wei) 瑞典本國和巴西生產(chan) 的新一代“鷹獅”E型已經用上了3D打印的機身結構件。下一步,技術團隊會(hui) 嚐試製造更大更複雜的零件,並將覆蓋範圍延伸到至關(guan) 重要的機翼部位;無疑,這需要更廣泛、更專(zhuan) 業(ye) 的測試來驗證此類產(chan) 品的物理強度及環境適應能力。

總體(ti) 來說,這個(ge) 項目的潛在收益遠遠超過預先投入的資源。據薩博公司預測,3D打印不僅(jin) 能減少被複製零件的重量,還可以縮短產(chan) 品交付周期,甚至減少60%的成本。該公司還透露,“高度複雜的機載子係統”眼下也有3D打印版本,相關(guan) 領域尚處在嚴(yan) 格保密狀態。

薩博公司對“戰區”網站表示,已經有裝備“鷹獅”的外國客戶看到了3D打印技術的潛力。該公司還提出了一種基於(yu) 集裝箱的“3D打印車間”,每個(ge) “車間”隻對應兩(liang) 名操作員,他們(men) 不需要經過特別的培訓就能上崗。

如果客戶不願遵循掃描-打印-安裝這個(ge) 流程,薩博公司還承諾提供“按需打印”模式——從(cong) 數據庫中調取所需部件的技術參數,然後在集裝箱打印車間中製造出成品。

該公司對不同種類的替換部件有不同的性能預期。模擬計算顯示,一個(ge) 3D打印的替代品可能隻需要為(wei) 10到15次飛行服務,其根本意義(yi) 在於(yu) “讓飛機留在任務列表中”,堅持到工廠製造的正規替代件到達。目前,薩博公司將注意力集中在因為(wei) 不當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(jue) 定是否將其部署到作戰場景當中。

最終,3D打印技術會(hui) 被用於(yu) 修複被擊傷(shang) 後返回基地的戰機。經常在高威脅環境下出動的機型,特別是低空支援飛機及各種直升機,有望成為(wei) 這項技術的首批受益者。現地快速生產(chan) 維修零件的能力,必將對空中力量遠程部署的方式產(chan) 生重大影響。


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