3D 打印或?qū)⒅С钟�國新推出�?10 億英鎊高超音速導(dǎo)彈計劃

2024年6月12日，南極熊獲悉，英國的90個機構(gòu)已被選中支持首批先進高超音速導(dǎo)彈的研發(fā)。這些實體包括大學(xué)和全球武器制造公司，現(xiàn)在有資格通過英國高超音速技術(shù)和能力發(fā)展框架（HTCDF）競標(biāo)八份合同。

這些合同由英國國防部高超音速小組牽頭，為期七年，價值高達 10 億英鎊。合同授予將由英國官方國防采購機構(gòu)國防裝備與支持部(DE&S) 管理。

多個 HTCDF 機構(gòu)都有將 3D 打印用于航空航天和國防應(yīng)用的經(jīng)驗。其中包括BAE Systems、Raytheon、Lockheed Martin和Skyrora等大型制造公司。因此，增材制造可能將在英國新型高超音速導(dǎo)彈系統(tǒng)的開發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

國防和采購部長詹姆斯·卡特利奇評論道：“高超音速技術(shù)將成為未來的一項里程碑式能力，我們必須跟上對手的發(fā)展步伐。該框架向英國工業(yè)界發(fā)出了明確的需求信號，表明我們有意開發(fā)高超音速技術(shù)，這對于近 50% 的供應(yīng)商（即中小型企業(yè)）來說至關(guān)重要�！�

HTCDF 將每 6 至 12 個月重新向新供應(yīng)商開放一次，使國防部能夠利用新技術(shù)和新興市場能力。

△高超音速導(dǎo)彈的數(shù)字渲染圖。圖片來自國防部。

增強英國的高超音速導(dǎo)彈能力  

HTCDF 于 2023 年 12 月首次宣布，旨在加速英國首個自主高超音速打擊能力的開發(fā)，并為“高超音速和相關(guān)技術(shù)的未來作戰(zhàn)要素”提供市場途徑。

繼英國首相宣布到 2030 年將GDP 的 2.5% 用于國防之后，這一舉措是整個國防部加快國防采購的更廣泛運動的一部分。這將意味著未來六年額外支出 750 億英鎊。

選定的HTCDF機構(gòu)將提供服務(wù)和物資，以支持高超音速技術(shù)的研究、開發(fā)和測試。這八份合同包括：設(shè)計與集成；建模、仿真、測試與評估；機身與發(fā)電；低技術(shù)準(zhǔn)備水平（TRL）概念；殺傷力包（包括彈頭和引信）；推進，包括液體和固體推進劑；機載計算；以及導(dǎo)引頭。

DE&S 稱，新的高超音速導(dǎo)彈計劃將按計劃實施，八個批次框架將協(xié)調(diào)采購和開發(fā)目標(biāo)。據(jù)報道，這將消除經(jīng)常阻礙能力獲取的挑戰(zhàn)，促進敏捷的上市途徑。

值得注意的是，近一半符合條件的供應(yīng)商都是中小型企業(yè) (SME)，其中大多數(shù)位于英國。這將使國防部能夠利用英國的大量人才并建立安全的國內(nèi)供應(yīng)鏈。

英國高超音速技術(shù)團隊主任保羅·威爾遜解釋說：“在一個動蕩的世界里，戰(zhàn)場不斷演變，英國國防部認(rèn)識到需要敏捷性，以確保我們能夠快速開發(fā)和提供我們武裝部隊所需的能力，以保護我們和我們盟友的利益�！�

△英國國防部標(biāo)志。照片來自國防部。

英國新型高超音速導(dǎo)彈將采用 3D 打印？

雖然目前尚不清楚增材制造將在 HTCDF 中發(fā)揮什么作用，但許多符合條件的機構(gòu)可能會利用他們的 3D 打印技術(shù)和專業(yè)知識。

BAE Systems 在航空航天和國防應(yīng)用的 3D 打印方面擁有豐富的經(jīng)驗。2017 年，該公司與比利時精密工程公司Asco Industries合作開發(fā) 3D 打印工藝，以推進歐洲戰(zhàn)斗機臺風(fēng)飛機的制造。2020 年，它與金屬 3D 打印機制造商Renishaw合作，通過增材制造改進戰(zhàn)斗機的生產(chǎn)。

此外，BAE 還是全球作戰(zhàn)航空計劃(GCAP)的主要合作伙伴。GCAP 是英國、意大利和日本之間的合作項目，旨在到 2035 年生產(chǎn)出第六代Tempest 超音速噴氣式飛機。

這一較短的開發(fā)時間將通過增材制造技術(shù)實現(xiàn)。BAE 計劃用 3D 打印技術(shù)打印 30% 的戰(zhàn)斗機部件，并且已經(jīng)在用 3D 打印模具來制造 Tempest 的纖維部件。  

洛克希德·馬丁公司也采用了3D 打印技術(shù)制造戰(zhàn)斗機。2019 年，這家航空航天公司與空客德國子公司Premium AEROTEC合作，確定了 F-35 Lightning II 戰(zhàn)斗機中可使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的零部件。  

最近，洛克希德與金屬 3D 打印機制造商Velo3D和航空零件檢測公司Vibrant合作，3D 打印高超音速沖壓噴氣發(fā)動機。

雷神公司在 3D 打印領(lǐng)域也擁有顯赫的聲譽。該公司已經(jīng)為美國國防部開發(fā)了3D 打印軍用光學(xué)器件。

歐洲專利局（EPO）的數(shù)據(jù)顯示，雷神公司在2001年至2020年期間提交了1,441份與3D打印相關(guān)的國際專利家族（IFP）申請，這一數(shù)字在此期間 僅次于通用電氣（GE）。

位于愛丁堡的私人火箭制造商 Skyrora 也被選中成為 HTCDF 的一部分。該公司在3D 打印火箭發(fā)動機方面擁有悠久的歷史，包括其最新的 70kN 型號，該型號于去年開始全程測試。

△GCAP 戰(zhàn)斗機的想象圖。圖片來自 BAE Systems。

3D打印武器系統(tǒng)

增材制造在先進武器系統(tǒng)生產(chǎn)中的應(yīng)用在全球范圍內(nèi)正在增長。今年早些時候，火箭發(fā)動機制造商UrsaMajor與美國海軍簽署了一項合同，為標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈 (SM) 項目設(shè)計、制造和測試3D 打印原型固體火箭發(fā)動機(SRM)。該原型針對可制造性和可靠性進行了優(yōu)化，將使用該公司的 Lynx AM 技術(shù)進行生產(chǎn)

該合同是在海軍能源系統(tǒng)和技術(shù) (NEST) 計劃下簽署的，旨在為 Mk 104 雙火箭發(fā)動機開發(fā)一種新的 3D 可打印設(shè)計。該推進系統(tǒng)為美國的 SM-2、SM-3 和 SM-6 導(dǎo)彈提供動力。

此外，2022 年，據(jù)宣布，由推進系統(tǒng)制造商Aerojet Rocketdyne制造的超燃沖壓發(fā)動機作為美國高超音速導(dǎo)彈研究項目的一部分成功進行了飛行測試。該發(fā)動機包括一個3D 打印驅(qū)動系統(tǒng)，使其制造所需的零件比之前的版本減少了 95%。