美國空軍為22億美元的B-2隱形轟炸機3D打印零件
魔猴君 行業(yè)資訊 1541天前
美國空軍生命周期管理中心的B-2計劃辦公室的任務是確保B-2轟炸機在2030年代初期一直保持實用并處于飛行狀態(tài)，直到被其更先進的隱形機新型號B-21取代。為了延長這架致命飛機的壽命，并使現(xiàn)有的B-2轟炸機機隊為將來的任務做好準備并保持活躍狀態(tài)，B-2計劃辦公室的航空工程師轉向了增材制造。該技術用于創(chuàng)建永久性保護罩，以防止意外安裝在機身上的附件驅動器（AMAD）解耦開關，該開關控制發(fā)動機與飛機的液壓和發(fā)電機動力的連接。
20架B-2飛機中的每架飛機都有一個四開關面板AMAD，該面板位于兩人座艙的左側。當同時激活所有開關時，機組人員別無選擇，只能退出飛機，因為飛機將沒有電力和液壓動力。在機組人員翻轉其中一個開關后，2018年，一架B-2噴氣式飛機被迫在科羅拉多斯普林斯緊急降落，迫使B-2計劃辦公室提出創(chuàng)新解決方案來解決關鍵問題。當時，位于密蘇里州懷特曼空軍基地的第509炸彈聯(lián)隊的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生求助，他們設計了3D打印原型AMAD面板可在72小時內以1.25美元的價格出售。現(xiàn)在，B-2計劃辦公室提供了20款新的增材制造封面，價格約為4,000美元，并將在2020年末或2021年初交付給機隊。
旋鈕Noster高中機器人團隊的學生設計了一塊保護板，覆蓋了B-2隱形轟炸機駕駛艙中的四個開關（圖片由美國空軍/凱拉·懷特中士提供）
B-2計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機隊數(shù)量很少。它們只有20個，因此無論何時需要在飛機上做一些事情，成本都是一個問題。但是，通過增材制造，我們可以設計出一些東西，并在一周內將其打印出來，從而將成本降至最低?！?/span>
保護板的開發(fā)借助了《增材制造設計規(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辦公室（MTO）負責人Jason McDuffie表示，該規(guī)則手冊提供了增材制造領域的設計指南和經(jīng)驗教訓，特別是直接金屬激光熔化和熔絲沉積建模技術的使用，并已得到應用。幫助為空軍創(chuàng)建各種重要零件。
B-2飛機機身安裝的附件驅動解耦開關的3D打印保護蓋（圖片由美國空軍生命周期管理中心提供）
“這部分（AMAD）是獨一無二的，從來沒有與之等效的商業(yè)版本，因此我們必須在內部進行開發(fā).”泰勒補充說。 “增材制造使我們能夠快速進行原型設計，并通過多次迭代，為飛行員和維修人員創(chuàng)造了最佳設計。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機隊上實施機蓋，這將是第一個獲得批準并安裝在B-2機上的增材制造零件。”
B-2隱形轟炸機（圖片由諾斯羅普·格魯曼公司/美國空軍提供）
據(jù)了解， B-2轟炸機最初是為了在冷戰(zhàn)期間為躲避蘇聯(lián)雷達的探測和攻擊設計，雖然實際上B-2飛機沒有飛過俄羅斯領域。即便如此，B-2轟炸機在其31年的使用壽命中，還是從伊拉克，阿富汗到科索沃戰(zhàn)爭等多個沖突行動中表現(xiàn)出價值，在八周內，它讓塞爾維亞33％的目標變成廢墟。 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超過20噸武器。
它的價格為每架飛機22億美元，是有史以來最昂貴的戰(zhàn)機之一，能夠提供常規(guī)和核武器的大型精密制導武器。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轟炸機，這不足為奇，因為九個擁有核武器的國家擁有大約13,400枚武器，風險始終是潛在的–尤其是在諸如B-2之類的復雜轟炸機無法被發(fā)現(xiàn)
B-2隱形轟炸機（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上的零件。因此，它已經(jīng)在增材制造零件方面啟動了許多研究計劃，從為F-35戰(zhàn)斗機制造3D打印替換零件到通過使用3D打印制作杯柄和修改標準防毒面具節(jié)省了數(shù)千美元。最新的3D打印保護罩可能會成為解決潛在問題的好方法，該問題已經(jīng)給B-2飛行員造成了嚴重破壞。對于B-2等高運營成本的飛機（據(jù)報道，每飛行1小時的費用為122,000美元），維修的費用可能同樣昂貴，但是諸如增材制造之類的內部生產(chǎn)技術可以幫助承擔著維護數(shù)十年歷史的噴氣機的航空航天工程師，像30年前一樣愉快地工作。
