普惠3D打印军用发动机两大进展：快速消耗品+F-35心脏大型结构件

笔者注意到，航空发动机制造巨头普惠公司，近日公布了3D打印应用的两项重要进展——

针对成熟TJ150发动机的3D打印版本完成演示测试，并公布已与GKN航空航天达成协议，探索能否采用3D打印为F-35战斗机用发动机制造大型关键结构件。

➡️ 3D打印快速消耗品

7月20日，普惠公司宣布已完成其TJ150涡轮喷气发动机3D打印版本的演示测试。该公司指出，随着巡航导弹和自主武器的需求不断增长，3D打印可以帮助该公司更快地制造一次性推进系统。

该发动机近60%的部件都采用了3D打印技术制造。此次演示评估了3D打印零件在实际运行条件下的性能，及其能否承受任务期间预期的热载荷和机械载荷。

与必须服役数年的可重复使用飞机发动机不同，TJ150发动机为通常仅运行数分钟或数小时的一次性系统提供动力。

资料显示，TJ150结构紧凑、性能优秀，推力为68公斤，可在满足可靠性和可扩展性（包括产量和尺寸）要求的同时，实现快速制造。其轻量化设计使其能够在高海拔地区运行，并可为各种自主系统和武器提供动力。

传统版本的TJ150

与重新开发一款完全基于3D打印设计的发动机不同，此次测试的TJ150是在传统型号之上的改版，其传统型号已经交付了超过2700台。

但普惠公司认为，3D打印可以通过减少零件数量、缩短生产周期和更容易扩大产量来实现快速生产、简化组装和降低制造成本。而且，3D打印的发动机不会降低产品性能。

该公司已针对TJ150的3D打印制造进行了专项投资，以增强其长期可生产性和可扩展性。

资料显示，普惠公司已将五十多个独立的热端部件整合为少量3D打印零件，并成功测试了该技术制造的旋转涡轮叶轮。这些经验为TJ150的测试成功积累了经验。

➡️ 三款3D打印发动机对比

近期关注度比较高的美国3D打印发动机制造商Beehive Industries，开发的Frenzy 6和Frenzy 8发动机，推力分别为45公斤和90公斤。

Frenzy 8已完成高空飞行测试，目前正处于从验证到大规模量产的最终验证阶段，Frenzy 6则处于原型制造和初步验证期。

蜂巢工业开发的3D打印发动机

我国此前测试的KP16-3D极简涡喷发动机的推力为160公斤，同样采用3D打印技术开发，在去年就已完成了多次单发飞行试验。从应用速度的角度来说，我国更为领先。

我国开发的KP16-3D极简涡喷发动机（来自公开展示）

但这三款发动机代表着不同的应用思路。

我国通过KP16-3D验证了3D打印技术能够快速、低成本的制造发动机，在这个过程中走通了设计、材料、打印工艺、后处理以及飞行测试的全套流程；Frenzy 8从一开始就指向明确，为大规模消耗提供廉价和可快速生产的动力；TJ150则是在成熟产品上应用3D打印技术，让其制造的更快、更便宜。

➡️ 普惠探索3D打印F-35用发动机大型零件

3D打印技术参考注意到，普惠公司还将TJ150项目的经验应用于未来的推进系统项目。

7月21日消息，普惠公司与GKN航空航天公司签署了一项技术开发协议，共同探索为F135发动机3D打印大型结构部件，该发动机为F-35闪电II战斗机提供动力。

与已通过3D打印技术生产的小型航空航天零部件不同，发动机结构壳体必须承受极端温度、高机械载荷和严格的尺寸公差，同时还不能影响发动机性能。

该协议计划 使用 激光定向能量沉积丝材工艺， 验证3D打印 大型发动机壳体的可行性。目标是生产出与现有发动机设计兼容，且 完全可互换的全尺寸部件。

首个演示部件预计将于2027年完成，认证产品计划于2028年底推出。

笔者注意到，GKN航空航天公司在大尺寸航空部件3D打印和应用方面已经取得了进展。其在2023年就为普惠公司3D打印制造了首个风扇机匣安装环，目前已交付的数量超过了600件，并在2025年实现了全面量产。

该部件是用于齿轮传动涡扇发动机的大型结构件，GKN航空航天公司将该部件描述为“直径两米的钛合金结构”，是目前在役的经FAA认证的最大承重3D打印发动机部件。

对于航空航天制造商而言，3D打印技术的应用范围已逐渐超越了生产支架和小批量零部件。目前，各公司正在评估该技术是否能够制造传统上需要大量锻造、机械加工和精加工才能制造的大型结构件。

这种转变最终可能会缩短生产周期，并降低对复杂金属零件长供应链的依赖。与减材加工相比，使用线材作为原料还能减少材料浪费。

这些优势能否最终转化仍是未知数。普惠公司和GKN航空航天公司的合作项目将收集有关制造质量、可重复性和认证要求的数据，之后这项技术才能更接近实际应用。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。