2025年11月,中國航發集團自主研制的3D打印極簡渦噴發動機完成首次單發飛行試驗——飛行高度6000米、速度0.75馬赫、持續30分鐘穩定運行。這款發動機超四分之三零件采用3D打印,零件數量減少80%,重量降低40%,填補了160公斤推力級3D打印渦噴發動機空白,標志著我國在航空動力領域實現重大突破,為無人機、巡飛彈等平臺提供輕量化、低成本動力解決方案。

傳統航空發動機零件多、重量大、裝配復雜。中國3D打印技術通過激光熔融鈦合金、鎳基高溫合金等材料,實現復雜結構一體成型。例如,極簡渦噴發動機轉子件及整機超75%零件采用3D打印,零件數量從數百個減少至數十個,重量減輕30%以上,同時提升推重比和續航能力。這種“極簡設計”理念在無人機、靶機等領域廣泛應用,使飛行器機動性顯著提升。
航空領域對材料耐高溫、抗疲勞性能要求極高。我國科研團隊開發出新型3D打印后處理技術,制造出“全能抗疲勞鈦合金”,其綜合疲勞強度刷新世界紀錄,可在600-800℃環境下穩定工作。例如,GH4169鎳基高溫合金通過3D打印實現熱端部件(如燃燒室、葉片)的精密制造,耐高溫性能提升20%,使用壽命延長50%。此外,鎢合金、碳化硅陶瓷等材料通過3D打印突破熔點限制,應用于發動機噴嘴、鏡坯等高溫部件。
傳統工藝難以加工的復雜內腔、蜂窩結構,通過3D打印輕松實現。例如,運載火箭貯箱箱底采用攪拌摩擦固相增材(AFSD)技術,實現3.35米直徑箱底一體化成型,減少焊接工序,降低碳排放40%。光固化陶瓷3D打印進入“米級時代”,可制造1.2米級陶瓷部件,用于航天器耐高溫結構件。九天行歌公司完成國內首件鋁合金火箭貯箱箱底3D打印,設計更靈活、成本降低30%,性能提升15%。
3D打印技術大幅縮短航空部件研制周期。例如,天龍二號火箭采用閉式循環3D打印液體發動機,制造周期縮短70%-80%,成本降低40%-50%。在衛星推進系統方面,天都二號衛星采用3D打印鋁合金貯箱一體化成型,無需導管連接,研制周期從1年壓縮至3個月。此外,批量生產能力顯著增強,如華曙高科FS1521M設備可同步打印多件2.5米高度零件,為航空航天批量化生產提供支撐。
從渦噴發動機首飛到高溫材料突破,從復雜結構制造到生產效率躍升,中國3D打印技術在航空領域已形成完整技術體系。未來,隨著更大推力發動機、更復雜構型部件的研發,3D打印將推動航空工業向輕量化、智能化、綠色化方向加速邁進,為全球航空技術進步貢獻中國智慧