2016年3月30日，美國(guó)防務(wù)頭條網(wǎng)站刊登SYDNEY J. FREEDBERG JR.寫的一篇文章“3D Printing Key To Hypersonic Weapons: Raytheon”，介紹了雷神公司對(duì)于未來(lái)武器的突破在于使用3D打印機(jī)技術(shù)的看法。

整個(gè)航空航天世界被所謂的增材制造迷住了——尤其是政府和/或不受FAA安全檢測(cè)的新技術(shù)的無(wú)人機(jī)應(yīng)用方面。美國(guó)航空航天局(NASA)給國(guó)際空間站送去了一臺(tái)3D打印機(jī);海軍在艦船上測(cè)試3D打印機(jī)。一些火箭發(fā)動(dòng)機(jī)公司已經(jīng)3D打印了高技術(shù)關(guān)鍵組件的樣件;例如在Elon Musk激進(jìn)的美國(guó)太空探索技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)公司(SpaceX)，ICF國(guó)際咨詢公司副總裁、航空航天顧問(wèn)Kevin Michaels說(shuō)：“他們有一個(gè)很大的3D打印機(jī)，并且現(xiàn)在正在制造用于量產(chǎn)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上的部件”。

逐點(diǎn)、逐層的制造零組件的能力，在制造傳統(tǒng)的飛機(jī)、航天器和導(dǎo)彈上很有幫助。但是，當(dāng)要制造需要特殊材料和常規(guī)方法無(wú)法加工的奇形怪狀組件的高超聲速系統(tǒng)時(shí)，就得用3D打印了，別無(wú)它法。

雷神公司先進(jìn)導(dǎo)彈系統(tǒng)負(fù)責(zé)人Tom Bussing在2016年3月29日下午的新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)：“世界上已經(jīng)有一些基本的游戲規(guī)則改變者(如高超聲速)，因此，不僅可以制造它們，而且你也能夠造得起它們，你可以制造其它方式所無(wú)法制造的東西。”

Bussing還說(shuō)：“在高速武器領(lǐng)域，(3D打印)成為了一個(gè)基本的推動(dòng)者，因?yàn)槟鞘悄阌锰厥獠牧现圃齑笮徒Y(jié)構(gòu)件的唯一出路，你要一點(diǎn)點(diǎn)的生長(zhǎng)出那些零件”。

在3D打印機(jī)中“生長(zhǎng)”的零件允許你制作出比傳統(tǒng)工藝更復(fù)雜的形狀（遠(yuǎn)在青銅時(shí)代之前就是這么個(gè)作法），以前是用模具鑄造出基本形狀，然后將其切削到最終所需的幾何造型。

例如，冷卻在各型發(fā)動(dòng)機(jī)中是最至關(guān)重要的。Kevin Michaels說(shuō)，即使是普通噴氣式客機(jī)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，日常的工作溫度也在其零組件材料的熔點(diǎn)之上400度，保持零件的完整只能通過(guò)精密布設(shè)的冷卻通道網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在想想一架高超聲速噴氣機(jī)以10倍聲速以上的速度在空氣中飛行，5馬赫以上時(shí)高超聲速飛行器上由摩擦產(chǎn)生大量熱量，必須加以冷卻。

但是，如果你想在一個(gè)傳統(tǒng)方式制造的組件上開散熱孔，你必須在它上面鉆一堆的洞(希望你沒(méi)有去得太多)。如果你想在一個(gè)3D打印的組件上開散熱孔，您只需給打印機(jī)編寫程序，給它一個(gè)起始的開口形狀。更重要的是，如果你的散熱通道是鉆出來(lái)的，那是非常直的;但是，如果是你用3D打印機(jī)生長(zhǎng)出來(lái)的通道，它們可以是散熱更有效率的螺旋結(jié)構(gòu)或其他復(fù)雜的形狀。

Bussing說(shuō)：“如果它的效率更高，這意味著你可以把它做得更小，用更少的冷卻氣量。它工作持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，飛的更遠(yuǎn)。”

雷神公司已經(jīng)使用3D打印技術(shù)在量產(chǎn)中制造了一些武器零組件，如陸軍在阿富汗使用的“神劍”(Excalibur)精確制導(dǎo)炮彈。Bussing說(shuō)，至于未來(lái)，“我們實(shí)際上考慮使用增材制造來(lái)生長(zhǎng)出整個(gè)武器。我們剛在一個(gè)獨(dú)特的機(jī)器上投了一大筆錢來(lái)做一些非常、非常大的結(jié)構(gòu)體”。

至少有一些大的結(jié)構(gòu)件將可能是用在高超聲速飛行器上。在美國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)的兩個(gè)項(xiàng)目上，雷神公司目前正在與洛克希德•馬丁公司展開競(jìng)爭(zhēng)，兩個(gè)將來(lái)的建議書：戰(zhàn)術(shù)助推滑翔(TBG)和高超聲速吸氣式武器概念(HAWC)。

戰(zhàn)術(shù)助推滑翔是已經(jīng)被俄羅斯和中國(guó)測(cè)試的方法：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)助推導(dǎo)彈到高超聲速的速度，之后下滑至目標(biāo)。目的是像打水漂一樣“跳離”大氣，使它能夠以極高的速度飛出極遠(yuǎn)的距離。Bussing說(shuō)，要完成這項(xiàng)工作需要在空氣動(dòng)力學(xué)、穩(wěn)定性和控制，以及材料方面的進(jìn)步。3D打印技術(shù)可以在所有這些領(lǐng)域提供幫助。

相比之下，“吸氣式”高超聲速飛行器在整個(gè)航路上使用自己噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)飛行。這種方法比助推滑翔的航程要小，但更機(jī)動(dòng)。吸氣式飛行器還可以做得很小。火箭必須攜帶大量的氧化劑來(lái)燃燒燃料。噴氣機(jī)只是從大氣中吸取氧氣。但是，常規(guī)的飛機(jī)無(wú)法在空氣中吸氣以馬赫5以上飛行。以高超聲速飛行的噴氣機(jī)將需要一些突破——再次說(shuō)明，3D打印能幫助生長(zhǎng)出奇形怪狀的零組件。

最終，上述兩種高超聲速飛行器的目的是在敵人做出反應(yīng)之前打擊它們。試想一下，衛(wèi)星瞄上了一個(gè)某國(guó)推出洞穴的核導(dǎo)彈，在它點(diǎn)火之前便被高超聲速?gòu)楊^摧毀。想象一下，一個(gè)高超聲速武器，在導(dǎo)彈防御陣地能夠得到足夠好的雷達(dá)信號(hào)鎖定并擊毀它之前就撕開并穿過(guò)了所謂的“反介入/區(qū)域拒止”系統(tǒng)(A2/AD)復(fù)雜的分層防御網(wǎng)。

但所有這些迷人的作戰(zhàn)場(chǎng)景仍然只是可能性，直到有人能夠真正將高超聲速武器造出來(lái)。3D打印技術(shù)可能就是美國(guó)進(jìn)行高超聲速工作的決定性利器。