AM易道导语
一场关乎未来大国间空中优势的战略博弈正在悄然展开。
2025年3月21日，美宣布波音公司赢得了美国空军下一代空中优势（Next Generation Air Dominance，NGAD）平台工程与制造开发合同。
这款被命名为F-47的第六代战机被美宣传成为"全球首款"正式进入工程开发阶段的第六代战斗机。
AM易道将试图用本文带您深入解析这一里程碑事件背后的技术革新，尤其是3D打印技术在新一代战机中的应用前景与战略意义。
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波音F-47的诞生与NGAD项目回顾
在华盛顿白宫椭圆形办公室，特朗普总统手持F-47战机的概念图，语出惊人：
"在我的指示下，美国空军正在推进全球首款第六代战斗机，这将被称为F-47，它的性能是前所未见的，从速度到机动性，再到有效载荷，从未有过如此出色的战斗机。"
F-47 首次渲染图（图源：美国防部）
这款战机的实验版本据称已经秘密飞行了近5年。
美空军6代机渲染图
这与2020年时任美国空军采办技术与后勤助理部长威尔·罗珀博士透露NGAD验证机已经试飞的信息相吻合。
NGAD项目并非一朝一夕，其源头可追溯到2014年，当时美国国防高级研究计划局（DARPA）启动了"空中优势倡议"研究，探索2030年代美国空军和海军空中优势系统的概念 。
波音此前发布的六代机设计方案渲染图
美在2015年启动 了"航空航天创新倡议"，开发X验证机原型以展示未来战斗机技术。
2016年，美国空军发布了"2030空中优势"（AS 2030）路线图，但重点仍然放在被称为"PCA"的渗透反制飞机。
到2018年，AS 2030才真正演变为大家所熟知的NGAD，并将重点从单一平台扩展到一套能力集合，被设想为"系统家族"。
NGAD项目已经持续了五年多，该计划利用X验证机测试平台来完善隐身性、航程、自主性和生存能力 。
波音此前发布的NGAD概念机
值得注意的是，NGAD项目在2024年中期曾暂停，美国空军重新评估了项目轨迹和成本。
该项目改变了传统空军采购方式，将设计、生产和支持功能在开发过程中分离，到2029年预算可能高达90亿美元 。
有趣的是， F47的型号命名也是一个讨论的焦点，有人注意到这个47可能来自特朗普是美国第47任总统，后来美相关人士证实了这一点：
但其实，F-47 在过去就已经存在，因为二战时期的P-47雷电在1947年新的任务设计系列获得批准后就使用了这一型号名称。
F47雷电
数字工程的革命：F-47的航空制造新玩法
F-47项目的核心概念之一是数字工程与制造实践的大整合。
如果NGAD合同能够顺执行，波音曾经在T-7A红鹰教练机和MQ-25黄貂鱼（一种无人驾驶、基于航母的空中加油飞机）中已经采用的数字工程和制造实践可能将被运用在F47项目。
MQ-25图片
T-7A图片
NGAD围绕三个原则展开，即数字三位一体：
基于容器化软件的敏捷软件开发，持续开发、测试、发布和更新；
具有模块化的拥有参考硬件和软件的开放架构系统，允许快速升级和集成新功能；
数字工程，即使用先进的CAE和数字孪生概念。
AM易道认为，这种数字优先的方法将彻底改变军事航空制造的范式。
通过在虚拟环境中进行设计、测试和验证，波音能够大幅降低原型制作成本，缩短开发周期，并提前识别潜在问题。
这是传统瀑布式研发模式向敏捷迭代模式的转变，而3D打印技术恰恰是支撑这一转变的关键使能技术之一。
F-47与F-22/F-35的代际跨越：技术与性能到底能提高多少？
F-47被定位为F-22猛禽战斗机的继任者 。
那么，根据公开信息，这款六代机到底比五代机强在哪里？
关于技术参数
47任美总统表示，F-47具有"最先进的隐身技术"，使其"几乎不可见"，同时拥有"同类中最强大的动力"，后来暗示最高速度超过2马赫 。
有海外网友贴出了2014年拍到的疑似六代机测试图片：
美空军希望F47具有航程、速度和隐身性，能够在广阔的印太地区有效运行，并对抗东方大国的一些最先进的武器系统 。
关于发动机选型和开发商
尽管F47的发动机获胜设计尚未确定，但通用电气航空航天公司就 NGAD 公布结果发表了一份声明。
猜测F47可能将采用GE航空的XA102或普惠的XA103发动机。
不论选哪一款，两者都采用新的三流道架构，在巡航模式下增加了旁通流量，从而将燃油消耗降低20%以上。
关于外形气动布局的猜测
海外网友根据白宫展示的图片产生联想，猜测F47的设计似乎继承了波音公司20世纪90年代开发的YF-118G猛禽技术演示机的一些特点。
其中包括机翼上反角和铲形机头，这些特点使F-47的外观十分有趣，与之前的设计截然不同。
AM易道认为，F-47与F-22和F-35之间的技术跨越不仅体现在性能参数上，更体现在整体设计理念的转变。
关于系统概念和伴飞无人机
F-47将真正实现"系统之系统"的作战概念，成为一个开放、可扩展、可互操作的平台，而不仅仅是一架独立的战斗机。
通用原子公司和安杜里尔公司正在建造YFQ-42A和YRFQ-44A，据海外媒体推测，可能会作为与F-47一起飞行的首批无人机僚机。
美空军希望与F47伴飞的无人机价格相对便宜，使用自主软件驾驶，并能够执行侦察、打击任务、电子战和诱饵任务。
这种转变需要从材料到制造工艺的全方位创新，3D打印技术将在其中扮演核心角色。
美国空军第六代战斗机 F-47 的第二张渲染图。（图源：美国空军）
波音的豪赌：F-47改变航空工业的竞争格局
对波音来说，NGAD合同的成本加激励费结构为其财务压力提供了喘息之机。
波音在2014年以来的固定价格军事和NASA项目上报告了超过180亿美元的预期亏损，仅2024年一年就有50亿美元的新增费用 。
这笔开发合同可能会在未来几十年内维持波音在圣路易斯的历史悠久的战斗机生产线。
该生产线可以追溯到1945年FH-1"幽灵"的首次飞行，在F-4"鬼怪II"时期达到巅峰，现在仍在生产F-15EX"鹰II" 。
下三图分别为FH1,F4,F15EX:
波音的胜利也改变了洛克希德·马丁对空军战斗机生产的垄断，洛马也曾大量做过美6代机的竞争工作。
洛马曾经渲染的六代机概念图片
从目前披露的信息来看，NGAD工程和制造开发合同预计价值约为200亿美元，在项目的整个生命周期内，该公司有望获得更大规模的订单 。
特朗普提到，他希望F-47能在他作为总统任期结束前（即2029年）进入批量生产并服役。
虽然这看起来雄心勃勃，但美国空军的说法是计划在2030年代让该飞机服役。
增材制造的军事革命：3D打印如何重塑航空国防产业
在了解F-47项目的背景和细节后，我们将重点关注3D打印技术在现代军事航空领域的应用。
虽然公开资料中尚未明确F-47将如何应用增材制造技术，但结合军事航空领域的最新趋势，我们可以预测其可能的应用场景。
3D打印在军事航空的当前应用
从过去的产业人士表述中，对于3D打印思考主要集中在 小批量生产和分布式制造。
对于特定的飞机，不是用来制造成千上万的零件，而是小批量生产，有时这些零件可以在现场已有的增材制造设备在战场上生产。
洛克希德·马丁公司高级制造技术经理Donald Gough表示，增材制造为解决下一代航空航天和国防产品日益增长的复杂性和经济性需求提供了新的能力。
美国空军工程飞行主管Jason McCurry表示，3D打印"将用于生产推进系统项目，如工具和发动机零件，将生产时间减少近80%。"
在航空制造领域，德勤发现增材制造将上市时间缩短了64%。
事实上，91%的使用3D打印的制造公司表示，该技术至少比传统制造方法快两倍 。
我国沈飞在大量公开信息中披露其已开始在新一代战机上使用增材制造，3D打印零件广泛应用于最近进行首飞的新型飞机上。
据《环球时报》报道，我国其他飞机制造商也在利用增材制造，通过改进轻量化、延长寿命和降低零件成本 。
3D打印在军事航空的独特优势
增材制造为航空航天和国防提供了多方面的重大优势：
复杂几何结构的实现：
通过拓扑优化和生成式设计等先进设计技术，增材制造允许创建更轻、更高效的组件。
这些有机几何形状在传统制造中难以实现，但在3D打印中几乎不会增加多少成本。
部件整合与减重：
使用拓扑优化，可以设计高度复杂的功能，同时保持或甚至提高材料强度。
增材制造允许单个3D打印组件替代多个子组件，减少重量，减少螺栓和焊接接头，提高整体系统性能 。
供应链韧性增强：
军事单位可以直接在战场打印替换零件或设备，减少携带大量备件库存的需要，加快维修速度。
生产时间大幅缩短：
前文提到的德勤报告中的数据再来回顾下：产品上市时间缩短了64%，该技术至少比传统制造方法快两倍 。
德勤关于增材制造在航空制造的优势总结
材料性能优化：
金属增材制造在航空航天的成功应用包括 通过高效和轻量化设计实现组件质量减轻；
以及通过内部冷却功能或消除传统连接工艺，整合多个组件以提高性能或管理风险 。
AM易道认为，在新型战机设计中，增材制造不仅仅是一种制造工艺，更是一种全新的设计思维。
设计师和工程师现在可以基于功能而非制造限制来设计零部件，这将彻底改变战机性能的边界。
随着材料科学和3D打印技术的不断进步，我们有理由相信各国的下一代战机将充分利用这一技术优势。
F-47中的3D打印应用预测
虽然美国国防部和波音公司尚未公开详细说明F-47将如何利用3D打印技术，但结合现有信息和行业趋势，AM易道预测3D打印在F-47中可能有以下应用：
1. 高性能结构零件
F-47作为第六代战机，需要前所未有的结构轻量化和强度。
3D打印的钛合金和高性能铝合金结构件可以通过拓扑优化和晶格结构大幅减轻重量，同时保持或提高强度。
这些结构可能包括机身骨架、翼梁、机舱支架等关键承重部件。
与传统锻造或铣削工艺相比，3D打印可以实现复杂的内部结构和变厚度设计，实现材料分布的精确控制，从而在关键受力区域增强强度，在非关键区域减少材料用量。
图片来自3Dsystems
这种优化不仅可以减轻重量，还能提高飞机的机动性和航程。
2. 先进热管理系统
3D打印可以将换热结构集成到单一设计中，最大化热传递并最小化温度波动 。
对于F-47高性能战机，热管理至关重要，特别是在高超音速飞行和隐身设计的约束下。
增材制造允许设计极其复杂的冷却通道和热交换器，这些设计在传统制造中几乎不可能实现。
这些系统可以整合到飞机的皮肤、发动机舱和电子设备舱中，提供更高效的冷却，减少热特征，并提高整体系统可靠性。
图片来自3Dsystems
3. 先进隐身特性设计
F-47被描述为具有"最先进的隐身技术"，使其"几乎不可见"。
3D打印可以制造复杂的表面几何形状和内部结构，优化雷达反射特性。
通过直接打印微观结构和雷达吸收材料，可以实现前所未有的隐身性能。
此外，3D打印可以减少飞机表面的接缝、铆钉和面板数量，这些都是传统飞机上的雷达反射点。
整体打印的大型部件可以显著降低雷达截面积，提高隐身性能。
4. 自适应控制表面
第六代战机可能采用更先进的飞行控制系统和可变几何结构。
3D打印可以生产具有集成铰链和机构的复杂控制面，减少部件数量，提高可靠性。
这些控制面可能包括前缘襟翼、后缘升降舵和翼尖小翼，它们可以根据飞行条件无缝变形，优化气动性能，提高机动性和效率。
图片来自3Dsystems
5. 分布式制造支持
增材制造的分布式特性在军事维护中尤为重要。
当3D打印机可以经济地放置在各个基地时，如果出现故障，不必从世界各地运送新零件 。
这将大大减少后勤负担，提高战备水平，并减少停机时间。
AM易道认为，F-47项目很可能将3D打印融入其核心制造战略，而不仅仅是作为辅助工艺。
通过将数字工程与增材制造相结合，波音可以 实现真正的"数字三位一体"： 敏捷软件开发、开放架构系统和数字工程。
B-2飞机驱动分离开关的3D打印保护罩（来源：美空军）
我国六代机亮相，给F-47提前打样？
美国还在宣传F-47项目的推出，而我国"六代"战斗机似乎早已翱翔蓝天。
美国为了抢这个所谓的全球首个六代机的称号，显得有点刻意。
2024年12月26日，社交媒体照片和视频显示，四川成都公开试飞了一架原型机。
该飞机被发现在成都飞机公司拥有的机场周围飞行，采用三发无尾飞翼设计。它由成都J-20S双座隐身战斗机作为追逐机尾随。
同一天，社交媒体帖子显示，第二架机身在沈阳附近被发现，该机型具有带锐角翼的弯曲箭头设计。
据2025年3月17日社交媒体上发布的图像和视频，两架下一代战斗机原型之一，目前被称为J-36，在我国某地进行了第二次公开已知的试飞 。
最新的试飞影像提供了这种巨大的、三角形无尾飞机的新视角，除了主翼外，它没有水平控制面。
AM易道相信我国的新一代战机大量采用了3D打印。
沈飞曾发表的一篇关于增材制造的论文显示，通过从传统设计转向单体3D打印结构：
实现了"22.5%的重量减轻，97%的零件数量减少，应力集中的显著减少，88个应力弱点区域减少，264个紧固件减少"
结语：3D打印是决定未来空中优势的关键变量
AM易道认为，大国在"六代机"竞争中，不仅仅是军事能力的较量，更是先进制造技术特别是增材制造技术应用水平的竞争。
谁能更好地将3D打印与系统设计集成，谁就能在未来空战平台上占据优势。
中国在现有战机上的3D打印应用已取得显著成果，而美国也在依靠其航空工业基础和数字化能力，在F-47项目中推动深层次的系统集成。
这场技术竞赛的结果将在很大程度上影响未来全球军事航空的格局。
军事航空特别是六代机项目的发展将带来巨大的技术溢出效应和商业机会。
高性能金属材料、多材料打印、大尺寸打印、智能制造和数字孪生等技术领域值得密切关注。
这些技术的突破，最终将推动整个增材制造产业向更高水平跃升。
在未来的战场上，胜利也许不仅取决于谁拥有最先进的战机，还取决于谁能最有效地利用增材制造技术实现更敏捷的创新、更快速的迭代和更稳健的保障。
在这个意义上，3D打印不仅仅是一种制造工艺，更是一种战略能力，一种可能改变全球军事力量格局的关键变量。
未来已来，只是尚未均匀分布。
增材制造的新时代，正在中美两国六代机的机翼下悄然展开。
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