中國航空發動機集團湖南動力機械研究所自主研製 3D 打印渦噴引擎，近日在陝西定邊縣圓滿完成首次單發飛行試驗。這是中國首款完成飛行驗證 3D 打印引擎整機，填補國內引擎整機 3D 打印工程應用空白。
搭載這款引擎無人機長 3.3 米及翼展 2.1 米，在火箭助推器協助下飛抵 6,000 米高度並持續飛行 30 分鐘，最大飛行速度達 0.75 馬赫。項目負責人米棟表示試飛結果顯示引擎保持穩定工作，所有參數符合設計要求且零件沒出現任何破壞或失效情況，成功驗證在高空複雜環境下的可靠性。
技術突破克服三大難關
與打印普通產品相比，利用 3D 打印技術製造航空引擎需跨越「消費級製造」與「極限工程製造」鴻溝。材料方面，航空引擎需使用高溫合金，其高硬度難熔、冷卻收縮率大且成分複雜，打印後極易變形開裂。精度方面，航空引擎關鍵零件精度不能有絲毫偏差。效能方面，渦輪葉片要在手指大小尺寸上承載一輛轎車重量，還要抵住千萬次交變載荷衝擊以免產生微小裂紋。
研製團隊提出「多學科拓撲改良設計技術與 3D 打印製造技術深度融合」思路，攻克一系列關鍵技術卡點。中國航空發動機集團湖南動力機械研究所結構強度研究部副部長錢正明表示，3D 打印雖然具備一體化成型優勢，但也失去傳統連接零件摩擦阻尼效果，令引擎振動顯著增大。
增材製造優勢明顯
這款引擎整機超過 75% 重量零件採用 3D 打印製造。高級工程師文長龍解釋，傳統減材製造要對整塊原料切削加工，會造成材料浪費，而 3D 打印屬增材製造令材料利用率高達 90% 以上。3D 打印技術可實現迷宮式冷卻通道及一體化承力結構等傳統加工工藝無法完成精密設計，令設計更加開放靈活。3D 打印技術無需調整生產線即可切換不同產品，小批量或個人化生產能將研發週期縮短 30% 以上，令創新設計啟動不斷加速。
同類產品如 GE Aerospace 的 Catalyst 渦輪螺旋槳引擎於 2025 年獲得 FAA 認證，約 30% 組件採用 3D 打印，零件數從 855 個減至 12 個。這款新型引擎主要性能已超越同類產品，耗油率降低、推重比提升且零件數減少 60%。這令裝配隱患大幅減少，同時亦簡化運維流程並降低製造部署成本，未來可適配測繪或巡檢等中型特種無人機，應用前景廣闊。
漸進式驗證策略
這是繼 2025 年 7 月該引擎完成首次掛飛驗證後取得又一重要成果。本次單發飛行試驗成功顯示引擎在更高飛行高度與更複雜環境下可靠性得到進一步驗證，並檢驗引擎與飛行器適配性。3D 打印航空引擎技術符合「十四五」智能製造發展規劃中「高階裝備自主可控」方向，可為巡飛彈、無人機及靶機等平台提供新型動力解決方案。
文長龍表示，在傳統減材製造領域，外國擁有技術累積和裝備優勢，若用好 3D 打印這項新興技術，中國有望憑藉新技術研發及完備產業鏈，在航空引擎等關鍵領域突破瓶頸。錢正明表示團隊將持續改良 3D 打印技術參數，推進型號試驗驗證並加強與下游企業場景合作，加快實現新型航空引擎規模化及產業化應用。
資料來源：新華社
