導(dǎo)語

當(dāng)導(dǎo)彈從發(fā)射筒中呼嘯而出的那一刻，很少有人會(huì)想到，支撐這些致命武器的骨架竟然可能來自一臺(tái)3D打印機(jī)。

近日，美國(guó)陸軍小企業(yè)創(chuàng)新研究項(xiàng)目（SBIR）向Continuous Composites公司投下200萬美元，聯(lián)手波音旗下的Aurora Flight Sciences，要用連續(xù)纖維3D打印技術(shù)為空射效應(yīng)器打造下一代機(jī)身結(jié)構(gòu)。

這個(gè)消息來自多家媒體公開報(bào)道，標(biāo)志著 從配件制造繼續(xù)想著核心戰(zhàn)斗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件制造邁進(jìn)。

空射效應(yīng)器：新型無人作戰(zhàn)方式

空射效應(yīng)器（Air-Launched Effects，簡(jiǎn)稱ALE）代表著現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)理念的重要轉(zhuǎn)變。

簡(jiǎn)單來說，空射效應(yīng)器（ALE）是各種從飛機(jī)上發(fā)射的無人系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，這些系統(tǒng)可以由機(jī)組人員控制或自主飛行，并將信息反饋給直升機(jī)和聯(lián)網(wǎng)的地面部隊(duì)。

這是一個(gè)系統(tǒng)家族，包括空中載具、多種載荷、任務(wù)系統(tǒng)以及相關(guān)支持設(shè)備，設(shè)計(jì)用于自主或半自主地交付作戰(zhàn)效果，可以作為單一代理或團(tuán)隊(duì)成員執(zhí)行任務(wù)。

在作戰(zhàn)運(yùn)用層面，空射效應(yīng)器能夠從UH-60黑鷹直升機(jī)、AH-64阿帕奇攻擊直升機(jī)以及MQ-1C灰鷹無人機(jī)等平臺(tái)發(fā)射，執(zhí)行從目標(biāo)識(shí)別、通信中繼到精確打擊的多樣化任務(wù)。

其射程覆蓋范圍廣泛：短程效應(yīng)器感知距離約40公里，中程約100公里，遠(yuǎn)程可達(dá)200公里，這些距離實(shí)際上是射程的下限。

空射效應(yīng)器的核心價(jià)值在于擴(kuò)展載人平臺(tái)的有機(jī)作戰(zhàn)半徑、殺傷力和生存能力，實(shí)現(xiàn)操作員在環(huán)的自主作戰(zhàn)能力。

它們作為未來武裝偵察機(jī)生態(tài)系統(tǒng)先進(jìn)團(tuán)隊(duì)概念的關(guān)鍵組成部分，協(xié)同增強(qiáng)陸軍航空旅和地面部隊(duì)指揮官資產(chǎn)的生存能力、威脅識(shí)別、目標(biāo)鎖定和殺傷力。

AM易道認(rèn)為，空射效應(yīng)器概念的提出，標(biāo)志著作戰(zhàn)從傳統(tǒng)的大型載人平臺(tái)作戰(zhàn)模式，向小型、分布式、智能化無人系統(tǒng)群體作戰(zhàn)的轉(zhuǎn)變。

這不僅是技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)，更是對(duì)未來高強(qiáng)度沖突中生存性和作戰(zhàn)效能雙重要求的回應(yīng)。

發(fā)射筒部署系統(tǒng)：罐裝發(fā)射的結(jié)構(gòu)完整性挑戰(zhàn)

該項(xiàng)目專注于提升設(shè)計(jì)用于從發(fā)射筒發(fā)射的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性—類似于導(dǎo)彈部署系統(tǒng)，目標(biāo)是為這些 設(shè)定新的性能基準(zhǔn)。

發(fā)射筒部署方式對(duì)機(jī)身結(jié)構(gòu)提出了獨(dú)特的工程挑戰(zhàn)：系統(tǒng)必須承受發(fā)射時(shí)的高加速度載荷，同時(shí)保持輕量化以優(yōu)化飛行性能。

SBIR項(xiàng)目Phase II：海軍技術(shù)向陸軍的成功轉(zhuǎn)移

這個(gè)SBIR項(xiàng)目的技術(shù)路徑展現(xiàn)了美軍跨軍種協(xié)作模式。

項(xiàng)目最初由海軍資助啟動(dòng)，在完成Phase I階段驗(yàn)證后，成功轉(zhuǎn)移到陸軍繼續(xù)推進(jìn)，現(xiàn)在進(jìn)入價(jià)值200萬美元的Phase II階段。

連續(xù)纖維3D打印工藝解析：現(xiàn)場(chǎng)浸潤(rùn)與瞬時(shí)固化技術(shù)

Continuous Composites的連續(xù)纖維3D打印技術(shù)代表了復(fù)合材料制造工藝的典型技術(shù)路線。

該工藝在打印頭內(nèi)部實(shí)現(xiàn)連續(xù)干纖維的現(xiàn)場(chǎng)浸潤(rùn)，使用液態(tài)熱固性樹脂，輸出濕潤(rùn)的纖維束，然后通過高強(qiáng)度固化源在擠出后立即進(jìn)行快速聚合固化。

該系統(tǒng)采用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)無關(guān)設(shè)計(jì)，在機(jī)器人和龍門架上都有可擴(kuò)展的硬件解決方案。

與傳統(tǒng)需要預(yù)浸料的工藝相比，連續(xù)纖維3D打印通過浸潤(rùn)技術(shù)降低了成本和存儲(chǔ)要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)定制化。

據(jù)公開信息查詢，該工藝能夠在單步過程中打印結(jié)構(gòu)纖維（如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維）和功能纖維（如光學(xué)纖維、金屬纖維）。

技術(shù)數(shù)據(jù)顯示，該工藝正在實(shí)現(xiàn)50-60%的纖維體積分?jǐn)?shù)，這一指標(biāo)接近傳統(tǒng)高性能復(fù)合材料的水平。

與傳統(tǒng)復(fù)合材料制造需要模具、層壓和長(zhǎng)固化時(shí)間不同，連續(xù)纖維3D打印將軟件、硬件和材料科學(xué)統(tǒng)一到單一運(yùn)動(dòng)中，解鎖了此前被認(rèn)為無法實(shí)現(xiàn)的幾何形狀、速度和結(jié)構(gòu)性能。

纖維導(dǎo)向與拓?fù)鋬?yōu)化：材料性能的精確控制

該項(xiàng)目中Aurora Flight Sciences提供關(guān)鍵的飛行載荷數(shù)據(jù)和幾何設(shè)計(jì)參數(shù)，項(xiàng)目將利用這些數(shù)據(jù)通過其專利技術(shù)開發(fā)優(yōu)化的機(jī)身結(jié)構(gòu)。

利用其在 和 方面的專業(yè)知識(shí)，該公司將設(shè)計(jì)輕量化、高性能的機(jī)身結(jié)構(gòu)，最大化內(nèi)部容積，直接增加載荷容量而不損害整體性能。

連續(xù)纖維3D打印工藝能夠?qū)崿F(xiàn)纖維在絲束級(jí)別的精確導(dǎo)向，與傳統(tǒng)復(fù)合材料在預(yù)定義層中放置纖維不同，該技術(shù)可以精確定位纖維以最大化所需位置的強(qiáng)度。

這種創(chuàng)新方法重新構(gòu)想了內(nèi)部架構(gòu)，使用更少的材料同時(shí)在設(shè)計(jì)中嵌入更大的強(qiáng)度，從而減輕重量并提高關(guān)鍵航空航天應(yīng)用的效率。

國(guó)防供應(yīng)鏈戰(zhàn)略定位：輕量化快速部署解決方案
這個(gè)SBIR合同標(biāo)志著連續(xù)纖維3D打印技術(shù)在高性能國(guó)防應(yīng)用規(guī)模化方面的關(guān)鍵一步，將驗(yàn)證該技術(shù)在發(fā)射效應(yīng)器結(jié)構(gòu)組件和其他航空航天技術(shù)方面的 。

AM易道認(rèn)為，傳統(tǒng)復(fù)合材料制造往往依賴于加工大型坯料來生產(chǎn)薄壁結(jié)構(gòu)—這一過程浪費(fèi)材料、成本高昂且耗時(shí)較長(zhǎng)。

連續(xù)纖維3D打印通過創(chuàng)建近凈成形零件消除了這些低效問題，減少了加工要求和生產(chǎn)周期。

此外，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)絲束級(jí)纖維導(dǎo)向，允許高效致密化和最終產(chǎn)品中定制化的熱性能或機(jī)械性能。

在全球軍事技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，這個(gè)200萬美元的投資代表了美軍在 下一代制造技術(shù)方面的戰(zhàn)略布局。

從技術(shù)驗(yàn)證到實(shí)際部署的轉(zhuǎn)化過程，將直接影響未來無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和制造工藝標(biāo)準(zhǔn)。

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