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2021-04-29 00:01

  

  “鹰狮”战机靠近机尾的浅色零件使用3D打印技术制造。 图片来源 瑞典萨博公司

  3D打印技术在军事领域的应用前景被普遍看好。前不久,瑞典军工企业萨博公司把3D打印部件安装到其“鹰狮”战机上,成功完成了飞行测试。相关技术成熟后,借助3D打印在前线快速生产出来的零部件将大规模用于修复战损,确保主战装备不下火线。

  萨博公司表示,这次测试动用了一架双座型JAS-39D“鹰狮”战机,实验部位是该机后机身上的一个舱门。舱门部件由代号PA2200的尼龙聚合物制成,100%通过增材制造(3D打印的另一种表述)成型。这也是该公司第一次“打印”战机外部结构件。

  萨博公司近年来一直尝试用3D打印技术制造飞机零件,但从未涉及机身外部结构。过去4年间,该公司的增材制造业务小组积极探索用3D打印零件修复战斗损坏部位的可行性。在接受美国“战区”网站采访时,“鹰狮”战机项目经理哈坎·斯塔克表示,“飞机降落后,对舱门的初步检查结论是‘非常正面’的,以肉眼观察,替换部件没有显著变形。”

  “这意味着维修人员可以现场获得备件,不再需要拿其他飞机的零件‘拆东墙补西墙’。”斯塔克补充道,“有助于减少冗长维修过程导致的作战时间损失。”

  瑞典非常重视高技术兵器的战时生存能力,要求它们能够在仅有最低限度的基础设施和战备资源的前提下坚持作战,遍布全境的野战机场乃至能起降飞机的高速公路,都是这种思想的产物。由此不难理解,这个国家为何对3D打印军用化倾注如此大的热情。根据设想,技术人员可以现场扫描需要更换的部件,快速打印出原件的复制品,再安装到飞机上。有了这种模式,后勤部门就不再需要携带大量零部件奔赴前线,大大降低了机动部署的难度。

  一般来说,军用飞机的结构件和外部覆盖件外形尺寸偏大,但造型相对简单,适合用3D打印来复制。最新一次测试的舱门,其安装位置靠近机载箔条和曳光弹投放系统,在日常使用中比较容易损坏。就技术而论,这并非最难打印的部件,最新的测试也证明,不需要提前建模仍然可以扫描某个零件,将复制品快速装上飞机,后者即可升空继续执行任务。

  在“鹰狮”带着3D打印的舱门上天之前,后者接受了彻底的测试,以证明它的环境适应性。例如,吸力测试旨在验证舱门可以自始至终牢靠地附着在机身上,不至于飞到半路忽然脱落。萨博公司还说,测试战机这次没超过音速,但超音速飞行不会有问题。

  最新的测试凸显了PA2200聚合物的可靠性,其他材料同样可以用于修复战损。萨博公司称,3D打印成品的外部尺寸最大可达3×3米,但目前只能生产60×60厘米的零件。事实上,该公司为瑞典本国和巴西生产的新一代“鹰狮”E型已经用上了3D打印的机身结构件。下一步,技术团队会尝试制造更大更复杂的零件,并将覆盖范围延伸到至关重要的机翼部位;无疑,这需要更广泛、更专业的测试来验证此类产品的物理强度及环境适应能力。

  总体来说,这个项目的潜在收益远远超过预先投入的资源。据萨博公司预测,3D打印不仅能减少被复制零件的重量,还可以缩短产品交付周期,甚至减少60%的成本。该公司还透露,“高度复杂的机载子系统”眼下也有3D打印版本,相关领域尚处在严格保密状态。

  萨博公司对“战区”网站表示,已经有装备“鹰狮”的外国客户看到了3D打印技术的潜力。该公司还提出了一种基于集装箱的“3D打印车间”,每个“车间”只对应两名操作员,他们不需要经过特别的培训就能上岗。

  如果客户不愿遵循扫描-打印-安装这个流程,萨博公司还承诺提供“按需打印”模式——从数据库中调取所需部件的技术参数,然后在集装箱打印车间中制造出成品。

  该公司对不同种类的替换部件有不同的性能预期。模拟计算显示,一个3D打印的替代品可能只需要为10到15次飞行服务,其根本意义在于“让飞机留在任务列表中”,坚持到工厂制造的正规替代件到达。目前,萨博公司将注意力集中在因为不当操作或日常磨损而失效的部件上,还需要进行几轮额外的测试,才能决定是否将其部署到作战场景当中。

  最终,3D打印技术会被用于修复被击伤后返回基地的战机。经常在高威胁环境下出动的机型,特别是低空支援飞机及各种直升机,有望成为这项技术的首批受益者。现地快速生产维修零件的能力,必将对空中力量远程部署的方式产生重大影响。