航空航天应用爆发！BAE利用3D打印制造新型TEMPEST战斗机原型

2024年7月26日，南极熊获悉，英国航空航天公司BAE 系统公司正在生产超音速演示机以支持全球作战航空计划(GCAP)。 这架有人驾驶的飞机原型机将用于测试一系列新技术，包括隐身兼容功能。这些测试将成为 40 年来英国首架空中作战演示机，将支持 Tempest下一代战斗机的开发。

GCAP 于 2022 年启动，将日本的 FX 项目与英国和意大利的Team Tempest项目结合起来。该项目旨在到 2035 年生产出第六代超音速战斗机。BAE 与意大利国防承包商Leonardo和日本制造商三菱重工共同领导该项目。   

这家英国国防公司正在利用增材制造技术生产演示机的主要结构部件，其中大部分都在英国制造。BAESystems 的 Tempest 负责人 PaulWilde 表示：“现在飞机上的某些部件除了使用增材制造工艺外，没有其他方法可以制造。”

据悉，3D打印在Tempest飞机的研发和制造中发挥着关键作用。BAE此前声称，Tempest飞机30%的部件将采用3D打印。

该公司还公布了 GCAP 战斗机的最新设计，本周在范堡罗国际航空展上展示了一架实物大小的 Tempest 复制品。该模型采用了新的设计特点，包括比以前的概念机翼展更大。据报道，这将改善飞机的空气动力学性能。   

△范堡罗国际航空展上的 BAE 系统 Tempest 模型。照片来自 BAE 系统

BAE 3D 打印第六代战斗机

BAE 官员报告称，该验证机于 5 月通过了关键设计评审 (CDR)。目前，飞机原型机重量的一半已经制造或组装完毕，前部中央、后部和机翼部分正在建造中。结构部件正在使用增材制造工艺生产，包括工业 3D 打印和热等静压(HIP)。

HIP 在高温高压下将钛粉压制在一起，生产出金属部件。这最大限度地减少了浪费，并大大缩短了锻造相关的交货时间。据 BAE 称，项目工程师在生产结构部件时还利用了增材制造设计 (DfAM)。

增材制造节省的时间很可能在缩短“暴风”战斗机的开发时间方面发挥关键作用。该飞机将在签署三边协议后仅 12 年交付。这大约是生产上一代欧洲战斗机“台风”所用时间的一半。

据英国《金融时报》报道，BAE 正在使用 3D 打印模具，用于制造 Tempest 的碳纤维部件。这些“模具工具”传统上由钢制成，使用传统制造方法通常需要 26 周才能生产出来。使用增材制造，BAE 可以在短短三周内制造出完整的工具。  

△超音速演示机的一半重量目前都处于制造或组装阶段。图片来自 BAE 系统公司。

通过打造“暴风”战斗机，GCAP 力图打造出世界上最先进、互操作性最强、适应性最强、联网能力最强的战斗机之一。该战斗机将配备智能武器系统、软件驱动的交互式驾驶舱和集成传感器。据报道，下一代雷达将提供比现有系统多 10,000 倍的数据。

BAE公司称，“暴风”还将成为自1958年布莱克本“海盗”以来，第一架配备“集成有效载荷舱”的英国制造的战术战斗机。此外，这款超音速战斗机有望成为第一个采用金字塔航空电子设计架构的飞行平台，从而提高其适应性。BAE 的演示器将为未来作战空中系统的关键技术、方法和工具提供证据。

在兰开夏郡沃顿，来自 BAE 系统公司、劳斯莱斯公司和英国皇家空军(RAF)的试飞员已经在演示机的飞行模拟器上度过了超过 215 个小时。虽然 Tempest 演示机是英国自主研发的，但从中吸取的经验教训将反馈到三国 GCAP 计划中。

日本已经试飞了其未来战斗机演示机三菱 X-2，该机于 2016 年首次试飞。根据目前的计划，BAE 的演示机预计将在未来三年内试飞。

△2024年范堡罗国际航展上亮相的下一代战斗机新概念模型的 CGI。图片来自 BAE 系统公司。

3D打印战斗机

西方国家正通过采用增材制造技术生产战斗机，以期在日益紧张的地缘政治环境中占据优势。然而，俄罗斯和中国也采用 3D 打印技术来提高其军用飞机的生产能力。

俄罗斯军方此前曾使用3D 打印技术升级米格 31 战斗机。升级由UEC-Perm Motors和国有企业Rostec集团的子公司 UEC-Star进行，显著提高了拦截机的发动机性能。

据报道，UEC-Perm Motors 和 UEC-Star 的工程师用 3D 打印技术打印了米格 D-30F6 发动机的零部件，使其性能达到了“新的质量水平”。据报道，额外的研发使生产“本土发动机”成为可能，这些发动机的性能“好得多”。在此之前，Rostec 获得了俄罗斯工业和贸易部的许可，可以批量生产 3D 打印航空零部件。此前，俄罗斯政府支持对增材制造的飞机发动机进行了成功测试。   

另外，据报道，国内沈阳飞机工业公司（SAC）已在战斗机生产中广泛使用3D打印。据悉，增材制造技术可使飞机部件组件更轻、更耐用。 2022年，沈阳飞机工业公司工艺研究所李晓丹博士对中央电视台说：“前不久首飞的新型飞机上，大量采用了3D打印部件。我们在工程层面上大规模应用3D打印技术在飞机上，处于世界领先地位。”   

△沈飞的沈阳 FC-31 隐形战斗机。照片来自《南华早报》。