空中“打印”心臟！中國3D打印渦噴發動機成功首飛

近日，中國航發集團研發的3D打印極簡輕質微型渦噴發動機完成了首次飛行試驗。

在6千米的高空，這款微型渦噴發動機以0.75馬赫的速度穩定地運行了30分鐘，所有指標均已達標。

6千米高空屬于典型的中高空域，空氣稀薄、氣壓較低且氣流復雜，對發動機的進氣效率、燃燒穩定性和結構強度都提出了嚴苛考驗。

0.75馬赫的速度相當于主流螺旋槳戰機的巡航速度，30分鐘的持續運行則驗證了發動機的續航能力與可靠性。

它不僅一舉填補了我國160公斤推力級的3D打印渦噴發動機的空白，而且也給行業格局帶來了深遠的影響。

這款發動機最大的突破在于它的極簡設計和3D打印技術，它整機超過四分之三重量的零件都是通過金屬SLM技術一體成型。

傳統的渦噴發動機零件眾多，加工復雜，需要的工序拼接以及精度要求都非常高，耗時耗力，同時還容易出現裝配的誤差。

而3D打印通過激光逐層熔化鈦合金、鎳基高溫合金等金屬粉末，讓復雜的結構一次成型，不僅零件的數量大幅削減，而且還做到了極致的減重。

鈦合金與鎳基高溫合金本身具有高強度、耐高溫的特性，配合3D打印的輕量化設計，使得發動機在保證結構強度的同時，重量大幅降低，這對于提升飛行器的續航里程、機動性能至關重要。

今年7月，這款渦噴發動機就完成了4千米高空掛飛驗證。而如今又完成了6千米的高空單發首飛，僅僅4個月的時間，就有了高效的技術突破，讓我國在航空動力創新上搶占了先機。它的推力達到了160公斤，完全可以適配小型的無人機、靶機、巡飛彈等多種平臺。而且它還能適應零下40度至50度的復雜環境，這打破了外界對3D打印的固有認知。

曾經，第一代、第二代噴氣戰斗機的主流動力都采用了渦噴發動機。在航空工業發展初期，渦噴發動機憑借結構相對簡單、推力密度高的優勢，成為戰機實現超音速飛行的核心動力。

而第三代戰機問世之后，采用的則是巡航效率更高、油耗更低的渦扇發動機。但是相對來講，渦噴發動機在超音速飛行狀態下，推進效率遠遠超過了渦扇發動機，而且其內部結構相對簡單，不僅更適配3D打印技術，還能顯著提升成型效率。中國航發選擇以渦噴發動機為載體，驗證了3D技術在航空動力領域的應用，不僅具有較高的可行性，而且實用價值也很高，能夠最大化地釋放3D打印的優勢。

不僅如此，3D打印成本也低，交付快。將來這款渦噴發動機完全可以規模化量產，從而為前線提供源源不斷的裝備支持，能夠形成以量取勝的戰略優勢，從而保證無人機蜂群和巡飛彈的供應。

美國軍方曾經設想過無人機蜂群構筑地獄防線的恐怖作戰場景，此次在3D打印技術下，這個概念有可能在中國率先實現。當然這項技術也可以同樣運用在民用領域，像小型的通用航空、應急救援的無人機，動力重、成本高，若是使用輕量化、低成本的發動機，能夠續航更長、機動性更強。

目前，全球能實現3D打印渦噴發動機單發飛行試驗的國家屈指可數，涉及材料科學、精密制造、熱力學等多個尖端學科，3D打印渦噴發動機更是對國家綜合工業實力的極大考驗。

我國實現了新技術和核心裝備的綁定，形成了獨特的競爭優勢。當然此次首飛成功只是起點，后續還需要在更高的高度、更長的運行時長以及更極端的環境下驗證發動機的可靠性和耐久性，同時對其進行改善升級。

不過，此次航空動力領域的突破展現了我國航空工業的創新精神，也將激勵更多的科研工作者勇闖技術無人區，來攻克更多的卡脖子問題。

在軍事裝備領域，我國的3D技術已經取得了一些突破性的成果。如今已經能夠獨立完成多型號無人機的設計建模、3D打印成型、組裝與調試。這些無人機功能貼合實戰需求，既能夠抗電磁干擾、引導火力打擊，還能夠自主識別目標，進行精準的爆破。

同時，研發人員還把3D技術用在了軍事設施的搶修搶建上面。他們用特種混凝土材料，進行逐層的打印，短短數小時就能夠對遭受損毀的洞庫進行修復和偽裝。這不僅大幅節省了時間，而且為戰場提供了快速有效的保障。

未來3D打印技術將有望向更大推力、更復雜構型的發動機延伸，從而推動大型的渦扇、渦軸發動機實現全面的自主化。同時也將會帶動制造業、新材料和人工智能等多個領域的發展，為我國從制造大國向制造強國轉型提供有力的支撐。