我国新一代军机普遍使用3D打印技术

在2019年阅兵式上，陆军、海军、空军、火箭军和战略支援部队部分新型武器装备受阅，集中展示了70年来国防科技工业发展水平和军队建设的巨大变化。从歼-10、歼-15到歼-20和歼-31，3D打印技术的运用已经有很多报道。本文，3D打印技术参考基于公开信息归纳中国新一代军机使用3D打印技术的情况，文章归属于《武器装备增材制造专题四》。

先进装备的开发与制造，离不开先进的制造工艺，3D打印因受技术、成本的限制，难以取代大规模流水线生产，但其不需要模具，可实现从设计到零件的直接转化，完成快速、自由的制造，在武器装备的设计，复杂、昂贵部件的制造，以及维修保障等方面得到广泛的应用，是未来军事装备领域制造技术革新的关键。目前3D打印已在我国军机上得到广泛应用。

3D打印技术简化了高性能金属零部件的制造流程，从而极大的缩短了军用飞机研发制造周期。国防大学军事后勤与军事科技装备教研部教授李大光表示上世纪八九十年代，要研发新一代战斗机至少要花10-20年的时间，而借助3D打印技术，最少只需3年时间就能完成。


▲国内外军机研发耗时

3D打印技术可以用于优化复杂零部件的结构，从而起到减轻重量、增加使用寿命的效果。美国F16战机上使用3D技术制造的起落架，平均寿命是原来的2.5倍；据专家估计，F-22的钛合金锻件，如果使用3D打印技术制造可减重40%。


▲3D打印技术在优化军机零件结构方面的应用

作为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造、应用的国家，我国第一款舰载战斗机歼-15、多用途战斗轰炸机歼-16、第一款本土隐形战斗机歼-20及第五代战斗机歼-31的研发均普遍使用了3D打印技术。


▲我国新一代军机普遍使用3D打印技术

在歼-15战机上，其前起落架大型整体钛合金支撑框利用激光增材制造而成。之前需要螺钉进行连接的两个或者多个部件，通过3D打印技术一次成型，保证足够强度的同时，既减轻了重量，还降低了加工难度，目前已经累计飞行起降10000余架次，工作正常。而3D打印所避免的传统加工设备成本就超过5亿元。


▲中国空军 歼-15

3D打印对飞机结构的减重起着巨大的作用，中国现有的3D打印技术已经可以打印飞机的一些承力框部件、航空发动机重要部件过渡锻等。中航集团沈阳所利用国内结构设计新技术、新型结构材料和新工艺将苏-27改进为歼-11B并装备部队，该机实现成吨减重，飞机结构强度和推重比明显提高，这里面，3D打印技术功不可没。


▲歼击机梯队


▲某型号战斗机的3D打印零件


▲某型号战斗机的3D打印零件

2020年歼-31改进机型曝光。据悉，歼-31战机在原型机阶段就已经开始广泛的应用3D打印技术，尤其是复合材料3D打印技术。其最新型原型机的零部件、决定机体寿命的疲劳部件数量相比以往的国产战机，包括歼-20在内，减少超过50%，组装生产时长减少56%。

在运-20研制中，激光增材制造技术在7天内完成了6种机身/主起落架接头大型主承力构件的快速制造，确保了飞机如期首飞；成果被确定为飞机“降成本计划”的主要途径，主起落架支柱、翼/身对接框、尾翼悬挂操纵一体接头等8大类、28种大型复杂整体钛合金关键主承力构件通过工程验证考核并陆续按计划装机应用。


▲中国运输机

在昨日的2021增材制造材料创新发展论坛上，飞而康副总提到，由中国航空工业成都飞机设计研究所研制的一型察打一体无人机翼龙-Ⅱ上面，包含8个3D打印零件，包括左右进气风斗、电机冷却管前/后半段、进气道导流体左右段、唇口等部件。

3D打印技术对于国防、航空等重点领域高端复杂精细结构关键零部件的制造起到了很大作用，为其提供了应用的支撑平台。除了本文中提到的战斗机、轰炸机与运输机，3D打印在武装直升机上同样有广泛应用，其中就包括大气数据系统部件的高复杂性和集成制造。展望未来，3D打印将继续作为未来制造业不可或缺的工具，对航空航天和国防工业的发展带来源源不断的推动力。

内容来源：3D打印技术参考