3D打印火箭助力Kratos獲得14.5億美元高超音速導(dǎo)彈合同

2025年1月15日，南極熊獲悉，總部位于長(zhǎng)灘的航天發(fā)射公司Rocket Lab已被選中支持Kratos Defense & Security Solutions的14.5 億美元高超音速導(dǎo)彈測(cè)試項(xiàng)目。據(jù)報(bào)道，這是五角大樓有史以來(lái)最大的高超音速測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施投資之一。

這份為期五年的 OTA 合同將使圣地亞哥武器制造商支持任務(wù)區(qū) 1 下的多軍種先進(jìn)能力高超音速試驗(yàn)臺(tái) (MACH-TB) 2.0。計(jì)劃旨在創(chuàng)建一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的試驗(yàn)臺(tái)，以提高美國(guó)的高超音速飛行能力，彌合地面測(cè)試和系統(tǒng)級(jí)飛行測(cè)試之間的差距。據(jù)報(bào)道，MACH-TB 2.0 將降低高超音速開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，并加速新技術(shù)向作戰(zhàn)的過(guò)渡。

Rocket Lab 正在提供 HASTE（高超音速加速器亞軌道測(cè)試電子）亞軌道運(yùn)載火箭的使用權(quán)，這款火箭已經(jīng)為 MACH-TB 計(jì)劃進(jìn)行了多次成功的高超音速試驗(yàn)發(fā)射。HASTE 采用碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)和3D 打印的盧瑟�；鸺�發(fā)動(dòng)機(jī)。它是電子兩級(jí)運(yùn)載火箭的一種變體，是美國(guó)每年發(fā)射次數(shù)第二多的軌道火箭。

美國(guó)國(guó)防部(DoD) 測(cè)試資源管理中心主任喬治·拉姆福德 (George Rumford) 表示：“我們很高興能憑借這項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)繼續(xù)推動(dòng)MACH-TB 計(jì)劃的成功。MACH -TB 是加速科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)進(jìn)入下一代、實(shí)現(xiàn)我國(guó)飛躍式高超音速能力的重要工具�！�

Rocket Lab 全球發(fā)射服務(wù)副總裁 Brian Rogers 補(bǔ)充道：“我們很高興成為 Kratos 領(lǐng)導(dǎo)的 MACH-TB 計(jì)劃下一輪迭代團(tuán)隊(duì)的一員，并準(zhǔn)備通過(guò)我們的 HASTE 運(yùn)載火箭為美國(guó)國(guó)防部提供更高節(jié)奏的高超音速技術(shù)。迄今為止，我們已證明能夠成功進(jìn)行 HASTE 發(fā)射來(lái)測(cè)試這些新技術(shù)，這證明了我們與政府和行業(yè)合作伙伴一道致力于推動(dòng)國(guó)家高超音速創(chuàng)新的能力�！�

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

火箭實(shí)驗(yàn)室加速高超音速飛行

MACH-TB 2.0 由國(guó)防部研究與工程部副部長(zhǎng)辦公室 (OUSD (R&E)) 下屬的測(cè)試資源管理中心(TRMC)建立。Kratos 被授予任務(wù)領(lǐng)域 1：系統(tǒng)工程、集成和測(cè)試 (SEIT) 的領(lǐng)導(dǎo)角色。這包括集成縮比、全尺寸和空中發(fā)射服務(wù)，以降低成本并增加高超音速飛行測(cè)試的頻率。

根據(jù)合同，Kratos 公司將領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)分包商團(tuán)隊(duì)，貢獻(xiàn)系統(tǒng)工程、裝配、集成和測(cè)試(AI&T)、任務(wù)規(guī)劃和執(zhí)行以及發(fā)射能力方面的專業(yè)知識(shí)。除了 Rocket Lab 之外，分包商團(tuán)隊(duì)還包括Leidos、Koda Technologies、Corvid Technologies、Northwind、JRC、Stratolaunch、CFDResearch、PAR Systems、明尼蘇達(dá)大學(xué)和普渡大學(xué)。

Kratos 總裁兼首席執(zhí)行官Eric DeMarco 表示：“這一項(xiàng)目里程碑彰顯了我們堅(jiān)定不移的承諾，即進(jìn)行前期投資，快速開(kāi)發(fā)并率先向市場(chǎng)推出價(jià)格合理、滿足作戰(zhàn)人員不斷變化的需求的關(guān)鍵任務(wù)解決方案。MACH-TB 2.0 項(xiàng)目獎(jiǎng)項(xiàng)是 Kratos 未來(lái)一年有機(jī)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)和期望的重要組成部分�！�

Rocket Lab 的 3D 打印 HASTE 運(yùn)載火箭將在新的 MACH-TB 2.0 計(jì)劃中發(fā)揮關(guān)鍵作用。運(yùn)載系統(tǒng)采用了 Electron 中的許多技術(shù)，包括一個(gè)經(jīng)過(guò)改進(jìn)的 Kick Stage，且針對(duì)高超音速測(cè)試進(jìn)行了優(yōu)化。它還擁有高達(dá) 700 公斤/1,540 磅的有效載荷能力。迄今為止，HASTE 和 Electron 發(fā)射器已從美國(guó)和新西蘭的基地共部署了 200 多個(gè)有效載荷。

增材制造是這一成功的關(guān)鍵。據(jù) Rocket Lab 稱，盧瑟福發(fā)動(dòng)機(jī)于 2017 年首次發(fā)射，是首個(gè)使用 3D 打印制造所有主要部件的發(fā)動(dòng)機(jī)。

Rocket Lab創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Peter Beck 此前曾表示，增材制造是公司能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的發(fā)射頻率的關(guān)鍵因素。據(jù)報(bào)道， 3D 打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)每 24 小時(shí)可生產(chǎn)一次，比傳統(tǒng)制造業(yè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的交貨時(shí)間要快得多。

去年，這家航空航天制造商宣布將利用一臺(tái) 90 噸重的 3D 打印機(jī)生產(chǎn)新型可重復(fù)使用的中子運(yùn)載火箭，據(jù)稱這是歷史上最大的碳復(fù)合材料火箭結(jié)構(gòu)。這些火箭將由 Rocket Lab 的新型3D 打印可重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)Archimedes 提供動(dòng)力。

△RocketLab 的 90 噸自動(dòng)纖維鋪放 (AFP) 機(jī)。照片來(lái)自 Rocket Lab。

用于建造 Neutron 的定制自動(dòng)纖維鋪放 (AFP) 機(jī)器高 39 英尺（12 米），每分鐘可鋪放 328 英尺（100 米）連續(xù)碳纖維復(fù)合材料。Rocket Lab 預(yù)計(jì)該系統(tǒng)將節(jié)省 150,000 小時(shí)的生產(chǎn)時(shí)間。

△電子火箭發(fā)射。圖片來(lái)自 Rocket Lab。

3D打印高超音速導(dǎo)彈

增材制造在幫助國(guó)防部滿足高超音速導(dǎo)彈日益增長(zhǎng)的需求方面發(fā)揮著重要作用。面對(duì)全球供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)，五角大樓已轉(zhuǎn)向美國(guó)企業(yè)，以打造強(qiáng)大而可靠的國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈。

去年，加州航空航天公司Aerojet Rocketdyne獲得了國(guó)防部?jī)r(jià)值 2200 萬(wàn)美元的合同，用于 3D 打印原型高超音速推進(jìn)系統(tǒng)。L3Harris Technologies 的子公司正在為空氣呼吸式高超音速增材制造成熟度(GAMMA-H) 挑戰(zhàn)賽開(kāi)發(fā)平臺(tái)。計(jì)劃旨在建立滿足現(xiàn)代高超音速空氣呼吸系統(tǒng)性能和環(huán)境要求的增材制造工藝。

Aerojet Rocketdyne 的原型機(jī)將于 2027 年交付，將通過(guò)精簡(jiǎn)的生產(chǎn)流程制造，整合必要的步驟。據(jù)公司總裁 RossNiebergall 稱，這將創(chuàng)建一個(gè)更清晰的供應(yīng)鏈，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)度和成本效率。   

另一方面，美國(guó)國(guó)防公司洛克希德·馬丁正在 3D 打印Mako 高超音速導(dǎo)彈的關(guān)鍵部件。具體來(lái)說(shuō)，金屬增材制造被用于制造武器的尾翼和制導(dǎo)部分。據(jù)報(bào)道，后者的生產(chǎn)速度是傳統(tǒng)制造方法的十倍，成本僅為傳統(tǒng)制造方法的十分之一。

值得注意的是，據(jù)報(bào)道，洛克希德公司可能在英國(guó)制造導(dǎo)彈，這與他們一貫以美國(guó)為中心的做法大相徑庭。這項(xiàng)技術(shù)共享計(jì)劃可能通過(guò) 2021 年簽署的英國(guó)和澳大利亞三邊軍事聯(lián)盟 Aukus 協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。