Mach-X團隊獲得500萬美元資助，將3D打印和機器學(xué)習技術(shù)融入高超音速飛行器

2025年8月21日，南極熊獲悉，美國亞利桑那大學(xué)的Mach-X工程團隊已獲得美國陸軍500萬美元的撥款，用于開發(fā)一種集成3D打印和機器學(xué)習的合金制造工藝。項目旨在生產(chǎn)高超音速飛行器的關(guān)鍵部件，其飛行速度至少是音速的五倍。

亞利桑那大學(xué)負責研究與合作的高級副總裁托馬斯·迪亞茲·德拉魯比亞表示：“這項撥款體現(xiàn)了亞利桑那大學(xué)在高超音速和材料科學(xué)領(lǐng)域享有盛譽的專業(yè)知識，能夠增強國家的國防能力。建立和培育此類研究伙伴關(guān)系有助于亞利桑那大學(xué)塑造未來并應(yīng)對緊迫挑戰(zhàn)，我們非常期待看到 Mach-X 團隊的設(shè)計成果?！?/div>

△Mach-X團隊。照片來自亞利桑那大學(xué)。

推進高超音速飛行器材料

研究團隊由材料科學(xué)與工程系主任 Sammy Tin、Patrick R. Taylor 領(lǐng)導(dǎo)，成員包括 KrishnaMuralidharan、Oana Cazacu、AndrewWessman、Benoit Revil-Baudard、RonLiang、Tribikram Kundu 和 KavanHazeli，正與雷神公司（RTX 旗下子公司）合作，使用能夠承受極端熱環(huán)境的鎳基合金開發(fā)原型。

據(jù) Tin 介紹，這些部件必須在承受巨大機械應(yīng)力的同時，長時間承受超過 1,100 攝氏度的高溫，并保持完整性。

此前，陸軍已于2025年初撥款310萬美元用于耐火合金研究?？死赘瘛·伯格工程學(xué)院院長戴維·W·哈恩表示：“這些意義非凡的獎項進一步證明了亞利桑那大學(xué)在高超音速研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。這筆資金將學(xué)術(shù)界、政府和工業(yè)界匯聚在一起，以擴大研究能力，同時支持國家在國土安全和技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)先事項?！?/div>

△高超音速系統(tǒng)概念圖。圖片來自 Kratos Defense & Security Solutions, Inc.

3D打印與機器學(xué)習的融合

Tin 解釋說，團隊的主要任務(wù)是確定最佳金屬成分，并設(shè)計出耐用的3D打印微結(jié)構(gòu)。為了支持這項工作，他們將應(yīng)用機器學(xué)習和先進的非線性聲學(xué)檢測（一種利用聲波評估打印部件完整性的無損技術(shù)）來改進和微調(diào)制造工藝。

Muralidharan表示：“我們可以在制造零件時評估質(zhì)量，并在必要時當場調(diào)整工藝流程。”他指出，新方法建立在昆杜的研究基礎(chǔ)之上。

機器學(xué)習將進一步模擬打印件的形態(tài)。Muralidharan說道：“我們將在更簡單的部件上訓(xùn)練算法，并用它來解讀測試過程中的聲學(xué)響應(yīng)。這將非常有把握地告訴我們是否存在缺陷以及哪些結(jié)構(gòu)能夠正常工作。”

高超音速飛行器的進步

今年2月，普渡大學(xué)應(yīng)用研究所(PARI)的研究人員宣布，他們正在探索3D打印深色陶瓷的方法，從而為高超音速飛行器制造復(fù)雜的耐熱部件。他們的目標是開發(fā)高超音速飛行器部件的復(fù)雜形狀，同時提高可擴展性和效率。在普渡大學(xué)材料工程學(xué)院的Rodney Trice教授的帶領(lǐng)下，研究團隊正在使用數(shù)字光處理 (DLP) 技術(shù)將這些陶瓷用于增材制造。這臺3D打印機位于PARI的高超音速先進制造技術(shù)中心(HAMTC)。

此外，航空航天制造商通用電氣航空航天公司（GE Aerospace）展示了一款新型高超音速雙模沖壓發(fā)動機。據(jù)稱，這款新型沖壓發(fā)動機可以實現(xiàn)各種多任務(wù)飛機的高速飛行和遠距離飛行。據(jù)報道，在俄亥俄州埃文代爾的潔凈空氣、連續(xù)流、高速推進測試設(shè)施中進行測試后，這款高超音速發(fā)動機的性能超出了預(yù)期。它展示了雙模沖壓發(fā)動機的穩(wěn)健運行，并且與之前試飛的高超音速技術(shù)演示器相比，氣流增加了三倍。