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

2024年6月12日，南極熊獲悉，英國的90個(gè)機(jī)構(gòu)已被選中支持首批先進(jìn)高超音速導(dǎo)彈的研發(fā)。這些實(shí)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(jià)值高達(dá) 10 億英鎊。合同授予將由英國官方國防采購機(jī)構(gòu)國防裝備與支持部(DE&S) 管理。

多個(gè) HTCDF 機(jī)構(gòu)都有將 3D 打印用于航空航天和國防應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。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(xiàng)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(gè)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(qiáng)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(gè)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(gè)國防部加快國防采購的更廣泛運(yùn)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(jī)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(jì)與集成；建模、仿真、測試與評估；機(jī)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(jìn)，包括液體和固體推進(jìn)劑；機(jī)載計(jì)算；以及導(dǎo)引頭。

DE&S 稱，新的高超音速導(dǎo)彈計(jì)劃將按計(jì)劃實(shí)施，八個(gè)批次框架將協(xié)調(diào)采購和開發(fā)目標(biāo)。據(jù)報(bào)道，這將消除經(jīng)常阻礙能力獲取的挑戰(zhàn)，促進(jìn)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(tuán)隊(duì)主任保羅·威爾遜解釋說：“在一個(gè)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(duì)所需的能力，以保護(hù)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��？

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(jī)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(yàn)。2017 年，該公司與比利時(shí)精密工程公司Asco Industries合作開發(fā) 3D 打印工藝，以推進(jìn)歐洲戰(zhàn)斗機(jī)臺風(fēng)飛機(jī)的制造。2020 年，它與金屬 3D 打印機(jī)制造商Renishaw合作，通過增材制造改進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)。

此外，BAE 還是全球作戰(zhàn)航空計(jì)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(xiàng)目，旨在到 2035 年生產(chǎn)出第六代Tempest 超音速噴氣式飛機(jī)。

這一較短的開發(fā)時(shí)間將通過增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)。BAE 計(jì)劃用 3D 打印技術(shù)打印 30% 的戰(zhàn)斗機(jī)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(jī)。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(jī)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(jī)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(jī)。

雷神公司在 3D 打印領(lǐng)域也擁有顯赫的聲譽(yù)。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(jī)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(jī)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(jìn)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(shí)候，火箭發(fā)動機(jī)制造商UrsaMajor與美國海軍簽署了一項(xiàng)合同，為標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈 (SM) 項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制造和測試3D 打印原型固體火箭發(fā)動機(jī)(SRM)。該原型針對可制造性和可靠性進(jìn)行了優(yōu)化，將使用該公司的 Lynx AM 技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)

該合同是在海軍能源系統(tǒng)和技術(shù) (NEST) 計(jì)劃下簽署的，旨在為 Mk 104 雙火箭發(fā)動機(jī)開發(fā)一種新的 3D 可打印設(shè)計(jì)。該推進(jìn)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(jìn)系統(tǒng)制造商Aerojet Rocketdyne制造的超燃沖壓發(fā)動機(jī)作為美國高超音速導(dǎo)彈研究項(xiàng)目的一部分成功進(jìn)行了飛行測試。該發(fā)動機(jī)包括一個(gè)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%。