固体火箭发动机:美国国防领域增材制造的首次大规模测试

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      增材制造(AM)行业对无人机机遇已经痴迷不已,这当然有其充分理由。但在无人机之前,增材制造在国防领域的最大焦点是火箭发动机:首当其冲的就是固体火箭发动机(SRM)。而且,尽管无人机需求不断攀升 —— 甚至正因如此 —— 涉足国防增材制造的企业仍需持续关注 SRM。全球贸易竞争和全球地缘政治冲突所体现的利害关系都表明:无论你身处哪个国家,美国市场(尤其是在国防方面)的动向都会对全球增材制造行业需求的塑造产生不成比例的影响。

       即使没有其他理由,你也需要关注 SRM,因为如果要认真对待 "产业回流"(reshoring)这一理念,美国本土生产环境就必须证明其有能力大规模交付 SRM 部件。迄今为止,美国在本世纪头十年的大部分时间里并未将精力用于建设无人机的增材制造产能。这是一个相对较新的需求催化剂 —— 至少就美国军方采购格局中明确纳入(非常有限的)美国本土小型无人机产能而言是这样。

       另一方面,固体火箭发动机一直是五角大楼耗费大量心血建设的重点用例。X-Bow Systems的整个业务基本上都建立在这一领域之上;传统军工巨头也纷纷涌入这一赛道 —— 仅诺斯罗普・格鲁曼(Northrop Grumman)一家在过去几年里就在 SRM 产能上投入了 "超过 20 亿美元",其中很大一部分投向了增材制造 —— 而 Ursa Major 自 2023 年宣布 Lynx 发动机取得初步成功以来,也一直将 SRM 作为其使命的重要组成部分。

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诺斯罗普・格鲁曼的 SRM。图片来源:诺斯罗普・格鲁曼。

       Ursa Major 刚刚从美国海军获得了两份价值 1.37 亿美元的 SRM 合同:一份是开发和认证海军紧凑型空空导弹(CAAM)项目所用 SRM 的合同(价值 9100 万美元),另一份是海军模块化导弹(NMM)项目合同(价值 4600 万美元)。Ursa Major 拿到了不少军事合同,但 1.37 亿美元仍是一笔相当可观的数目,而且这当然不是 Ursa Major 为 SRM 所获得 / 正在获得的全部资金。该公司是通过在早期合同中的出色表现赢得这些合同的,其中包括该公司与美国海军及战略资本办公室(OSC)基于 10 英寸 SRM 项目的合作,该项目已于今年 2 月顺利完成。

       SRM 的一个有趣之处在于:至少就目前而言,这一机遇主要与推进剂的燃料效率有关,而推进剂由聚合物制成。从为美国国防制造业振兴提供 "概念验证" 的角度来看,我认为无论采用何种生产方式,SRM 都与无人机息息相关。但 SRM 推进剂与无人机建设中最优先关注的材料和生产技术之间存在大量重叠,这一事实显然进一步提升了其相关性。

      利用增材制造控制和优化推进剂药柱几何形状,可以实现更高效的燃烧速率,这也会对推力产生影响。此外,3D 打印还能实现更安全的推进剂制造。韩国领先的国防承包商韩华防务(Hanwha Defense)实际上就在其美国子公司宣布将在阿肯色州松崖兵工厂(Pine Bluff Arsenal)投资建设推进剂制造设施的活动上,将安全性考量列为对增材制造感兴趣的因素之一。韩华防务美国公司(Hanwha Defense USA)最近还出价收购 Austal USA,这基本上意味着韩华将获得美国海军增材制造项目的控制权,因此他们的意见举足轻重。

       数十亿美元的投资、长年累月的研发、无数小时的游说和宣传活动,这一切最终促成了这一时刻的到来:全球事件将 SRM 的需求推到了美国军方采购优先事项的首位。这种情形好比一支职业体育球队的球迷群体,在球队多年摆烂囤积选秀权、重组教练组、清理薪资空间以在自由球员市场招揽顶级人才之后,终于开始对管理层失去耐心。如果你能打进季后赛 —— 哪怕首轮出局 —— 球迷的耐心就会重新燃起,并热切期待下一个赛季。但你至少得先打进季后赛。

     来源:中国3D打印网编译文章!


关键词:增材制造

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