美國空軍為22億美元的B-2隱形轟炸機(jī)3D打印零件
魔猴君 行業(yè)資訊 1607天前
美國空軍生命周期管理中心的B-2計(jì)劃辦公室的任務(wù)是確保B-2轟炸機(jī)在2030年代初期一直保持實(shí)用并處于飛行狀態(tài)，直到被其更先進(jìn)的隱形機(jī)新型號(hào)B-21取代。為了延長這架致命飛機(jī)的壽命，并使現(xiàn)有的B-2轟炸機(jī)機(jī)隊(duì)為將來的任務(wù)做好準(zhǔn)備并保持活躍狀態(tài)，B-2計(jì)劃辦公室的航空工程師轉(zhuǎn)向了增材制造。該技術(shù)用于創(chuàng)建永久性保護(hù)罩，以防止意外安裝在機(jī)身上的附件驅(qū)動(dòng)器（AMAD）解耦開關(guān)，該開關(guān)控制發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)的液壓和發(fā)電機(jī)動(dòng)力的連接。
20架B-2飛機(jī)中的每架飛機(jī)都有一個(gè)四開關(guān)面板AMAD，該面板位于兩人座艙的左側(cè)。當(dāng)同時(shí)激活所有開關(guān)時(shí)，機(jī)組人員別無選擇，只能退出飛機(jī)，因?yàn)轱w機(jī)將沒有電力和液壓動(dòng)力。在機(jī)組人員翻轉(zhuǎn)其中一個(gè)開關(guān)后，2018年，一架B-2噴氣式飛機(jī)被迫在科羅拉多斯普林斯緊急降落，迫使B-2計(jì)劃辦公室提出創(chuàng)新解決方案來解決關(guān)鍵問題。當(dāng)時(shí)，位于密蘇里州懷特曼空軍基地的第509炸彈聯(lián)隊(duì)的B-2飛行員和指揮官約翰·J·尼科爾斯（John J. Nichols）向密蘇里州諾伯·諾斯特高中的一組學(xué)生求助，他們設(shè)計(jì)了3D打印原型AMAD面板可在72小時(shí)內(nèi)以1.25美元的價(jià)格出售?，F(xiàn)在，B-2計(jì)劃辦公室提供了20款新的增材制造封面，價(jià)格約為4,000美元，并將在2020年末或2021年初交付給機(jī)隊(duì)。
旋鈕Noster高中機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的學(xué)生設(shè)計(jì)了一塊保護(hù)板，覆蓋了B-2隱形轟炸機(jī)駕駛艙中的四個(gè)開關(guān)（圖片由美國空軍/凱拉·懷特中士提供）
B-2計(jì)劃辦公室的航空工程師羅杰·泰勒（Roger Tyler）說：“增材制造是未來的方式。 B-2機(jī)隊(duì)數(shù)量很少。它們只有20個(gè)，因此無論何時(shí)需要在飛機(jī)上做一些事情，成本都是一個(gè)問題。但是，通過增材制造，我們可以設(shè)計(jì)出一些東西，并在一周內(nèi)將其打印出來，從而將成本降至最低。”
保護(hù)板的開發(fā)借助了《增材制造設(shè)計(jì)規(guī)則書》，該書由美國空軍生命周期管理中心（AFLCMC）的產(chǎn)品支持工程部創(chuàng)建?？哲娊饘偌夹g(shù)辦公室（MTO）負(fù)責(zé)人Jason McDuffie表示，該規(guī)則手冊提供了增材制造領(lǐng)域的設(shè)計(jì)指南和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，特別是直接金屬激光熔化和熔絲沉積建模技術(shù)的使用，并已得到應(yīng)用。幫助為空軍創(chuàng)建各種重要零件。
B-2飛機(jī)機(jī)身安裝的附件驅(qū)動(dòng)解耦開關(guān)的3D打印保護(hù)蓋（圖片由美國空軍生命周期管理中心提供）
“這部分（AMAD）是獨(dú)一無二的，從來沒有與之等效的商業(yè)版本，因此我們必須在內(nèi)部進(jìn)行開發(fā).”泰勒補(bǔ)充說。 “增材制造使我們能夠快速進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，并通過多次迭代，為飛行員和維修人員創(chuàng)造了最佳設(shè)計(jì)。我們已經(jīng)完成了適航性確定工作，目前正處于最后階段，以便在B-2機(jī)隊(duì)上實(shí)施機(jī)蓋，這將是第一個(gè)獲得批準(zhǔn)并安裝在B-2機(jī)上的增材制造零件?！?/span>
B-2隱形轟炸機(jī)（圖片由諾斯羅普·格魯曼公司/美國空軍提供）
據(jù)了解， B-2轟炸機(jī)最初是為了在冷戰(zhàn)期間為躲避蘇聯(lián)雷達(dá)的探測和攻擊設(shè)計(jì)，雖然實(shí)際上B-2飛機(jī)沒有飛過俄羅斯領(lǐng)域。即便如此，B-2轟炸機(jī)在其31年的使用壽命中，還是從伊拉克，阿富汗到科索沃戰(zhàn)爭等多個(gè)沖突行動(dòng)中表現(xiàn)出價(jià)值，在八周內(nèi)，它讓塞爾維亞33％的目標(biāo)變成廢墟。 B-2被其制造商諾斯羅普·格魯曼公司（Northrop Grumman）描述為“幾乎堅(jiān)不可摧”，B-2可以飛行6,000英里而無需加油，并且在任何天氣下都可以拖運(yùn)超過20噸武器。
它的價(jià)格為每架飛機(jī)22億美元，是有史以來最昂貴的戰(zhàn)機(jī)之一，能夠提供常規(guī)和核武器的大型精密制導(dǎo)武器。但是，直到現(xiàn)在，B-2仍僅用于投擲無核炸彈。幾十年來，專家一直警告不要使用可能引發(fā)意外核戰(zhàn)爭的核武器部署任務(wù)轟炸機(jī)，這不足為奇，因?yàn)榫艂€(gè)擁有核武器的國家擁有大約13,400枚武器，風(fēng)險(xiǎn)始終是潛在的–尤其是在諸如B-2之類的復(fù)雜轟炸機(jī)無法被發(fā)現(xiàn)
B-2隱形轟炸機(jī)（圖片由諾斯羅普·格魯曼公司/美國空軍提供）
美國空軍通常需要低成本的創(chuàng)新方法來替換其許多飛機(jī)上的零件。因此，它已經(jīng)在增材制造零件方面啟動(dòng)了許多研究計(jì)劃，從為F-35戰(zhàn)斗機(jī)制造3D打印替換零件到通過使用3D打印制作杯柄和修改標(biāo)準(zhǔn)防毒面具節(jié)省了數(shù)千美元。最新的3D打印保護(hù)罩可能會(huì)成為解決潛在問題的好方法，該問題已經(jīng)給B-2飛行員造成了嚴(yán)重破壞。對(duì)于B-2等高運(yùn)營成本的飛機(jī)（據(jù)報(bào)道，每飛行1小時(shí)的費(fèi)用為122,000美元），維修的費(fèi)用可能同樣昂貴，但是諸如增材制造之類的內(nèi)部生產(chǎn)技術(shù)可以幫助承擔(dān)著維護(hù)數(shù)十年歷史的噴氣機(jī)的航空航天工程師，像30年前一樣愉快地工作。
