2014年，世界各國(guó)圍繞武器裝備提升綜合性能、縮短研制周期、降低生命周期成本、提升批生產(chǎn)能力等發(fā)展需求，大力推動(dòng)國(guó)防制造技術(shù)發(fā)展，取得一系列重要進(jìn)展。北方科技信息研究所聯(lián)合航天、航空、船舶、電子、核等行業(yè)相關(guān)單位，通過(guò)全面跟蹤、系統(tǒng)分析、專家評(píng)價(jià)，遴選出本年度在武器裝備研制生產(chǎn)中取得重大突破或?qū)ξ磥?lái)武器裝備建設(shè)具有潛在影響的10項(xiàng)重大動(dòng)向。
一、軍工領(lǐng)域增材制造技術(shù)研究應(yīng)用更加深入
2014年，國(guó)外軍工領(lǐng)域增材制造技術(shù)研究應(yīng)用不斷深入，太空制造成為熱點(diǎn)。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）宣布，成功將零重力3D打印機(jī)安裝在國(guó)際空間站并成功打印首個(gè)物品，標(biāo)志著太空制造進(jìn)入新紀(jì)元，將有可能從根本上改變?nèi)祟愄剿魈盏姆绞?。勞倫斯利弗莫爾?shí)驗(yàn)室研究人員在美國(guó)國(guó)防先期研究計(jì)劃局（DARPA）的資助下打印出具有納米尺度復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的超材料，實(shí)現(xiàn)材料微觀組織的可控制造。NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室采用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)出一些種類梯度合金，并正在開(kāi)發(fā)新型梯度合金裝甲等,表明成形材料范圍逐步擴(kuò)展至結(jié)構(gòu)功能一體化材料等。
二、電場(chǎng)輔助燒結(jié)新工藝呈現(xiàn)巨大軍工應(yīng)用價(jià)值
2014年初，美國(guó)海軍制造與維護(hù)技術(shù)研究所披露了一項(xiàng)具有顛覆性意義的制造技術(shù)——電場(chǎng)輔助燒結(jié)技術(shù)（FAST）。美國(guó)國(guó)防部制造技術(shù)規(guī)劃將這項(xiàng)技術(shù)視為生產(chǎn)6馬赫以上可重復(fù)使用高超聲速飛行器所需完全致密大型零件的唯一可行技術(shù)，擬開(kāi)發(fā)用于生產(chǎn)火箭和導(dǎo)彈噴嘴的FAST技術(shù)，預(yù)計(jì)可將制造周期縮短75%，每個(gè)噴嘴襯套的制造成本從8880美元減少到1385美元，3~5年可實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。由于可編程直流脈沖電源等核心技術(shù)取得重大突破，可實(shí)現(xiàn)完全致密耐高溫零件的一步整體成形，應(yīng)用范圍極其廣泛，且高效節(jié)能，將對(duì)軍工生產(chǎn)帶來(lái)顯著效益。
電場(chǎng)輔助燒結(jié)設(shè)備
三、美國(guó)制造出世界最大地面戰(zhàn)車(chē)整體鍛造鋁合金車(chē)體
2014年10月，美鋁公司宣布與美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合制造出兩件世界最大的地面戰(zhàn)車(chē)整體鍛造鋁合金車(chē)體。該車(chē)體采用更能吸收爆炸能量的新型鋁合金Al 7020，通過(guò)5萬(wàn)噸鍛壓機(jī)來(lái)成形，最終成形車(chē)體尺寸為6.1米×2.1米。采用鍛壓技術(shù)成形整體車(chē)體，預(yù)計(jì)其抗彈性能將是傳統(tǒng)焊接鋁合金車(chē)體的2倍，還能通過(guò)減重提高戰(zhàn)車(chē)燃油效率、降低裝配復(fù)雜性、縮短裝配時(shí)間等降低戰(zhàn)車(chē)的全生命周期成本。實(shí)際抗彈性能測(cè)試成功后將有望用于大型戰(zhàn)車(chē)，顯著提升戰(zhàn)車(chē)車(chē)體的強(qiáng)度和耐久性。
四、NASA建成世界最大的攪拌摩擦焊裝備
2014年9月，NASA宣布世界最大的運(yùn)載火箭攪拌摩擦焊接裝備“垂直集成中心”（VAC）正式投入使用，用于建造“航天發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）第一級(jí)箭體結(jié)構(gòu)。VAC高51.8米、寬23.8米，可實(shí)現(xiàn)第一級(jí)箭體結(jié)構(gòu)的貯箱封頭、筒形箱體、箱間段、箱體環(huán)箍結(jié)構(gòu)、裙部和發(fā)動(dòng)機(jī)段等大型結(jié)構(gòu)件的焊接裝配。通過(guò)VAC，攪拌摩擦焊可實(shí)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)的高度、直徑、厚度、重量均達(dá)到前所未有的規(guī)模，并在攪拌摩擦焊裝備中集成焊縫質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)功能，提高了焊接質(zhì)量和效率。VAC的成功建造及相關(guān)工藝流程的突破，為SLS第一級(jí)建造提供了核心工藝裝備，是攪拌摩擦焊裝備發(fā)展的里程碑。
五、新型自修復(fù)涂層技術(shù)顯著提升武器裝備防護(hù)性能
2014年1月，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)開(kāi)發(fā)出一種適用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的自修復(fù)熱漲涂層系統(tǒng)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試；3月，美國(guó)海軍研究局與霍普金斯大學(xué)合作，針對(duì)地面車(chē)輛在海上運(yùn)輸及存儲(chǔ)過(guò)程中的腐蝕問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出一種PolyFibroblast粉末自修復(fù)涂層技術(shù)，可在腐蝕達(dá)到金屬層之前實(shí)現(xiàn)涂層自愈；6月，美國(guó)NanoSonic公司將其開(kāi)發(fā)的HybridSil自修復(fù)防腐涂層技術(shù)應(yīng)用于艦船及海上飛機(jī)的防腐蝕。這些自修復(fù)涂層技術(shù)實(shí)現(xiàn)了武器裝備在復(fù)雜惡劣環(huán)境中的自修復(fù)，可保障武器裝備性能、延長(zhǎng)裝備使用壽命、顯著降低維護(hù)成本。
六、DARPA采用微加工方法制造出全球首個(gè)太赫茲真空放大器
2013年11月，諾格公司在DARPA“太赫茲電子學(xué)”項(xiàng)目支持下，研制出世界首個(gè)0.85太赫茲真空放大器。該真空放大器以1厘米行波管為基礎(chǔ)，采用等離子反應(yīng)深槽刻蝕工藝制造出折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)，電路深寬比達(dá)8:1，側(cè)壁的粗糙度為50納米。微/納電子工藝首次應(yīng)用于太赫茲真空器件制造中，將高頻結(jié)構(gòu)的加工和測(cè)量精度從微米級(jí)提升至納米級(jí)，為大幅提升真空電子器件工作頻率、實(shí)現(xiàn)太赫茲真空器件小型化提供了技術(shù)途徑，對(duì)更高頻率真空電子器件的發(fā)展和應(yīng)用具有重大影響。
世界上第一個(gè)太赫茲波段的行波光管放大器
七、非熱壓罐成型技術(shù)在航天航空大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用取得重大突破
2014年4月，加拿大龐巴迪集團(tuán)“利爾噴氣”85公務(wù)機(jī)實(shí)現(xiàn)首飛，它是目前世界上利用復(fù)合材料非熱壓罐成型技術(shù)批量制造機(jī)身主承力結(jié)構(gòu)件的最大飛機(jī)；俄羅斯MS-21單通道客機(jī)非熱壓罐成型復(fù)合材料試驗(yàn)翼盒成功通過(guò)耐久性測(cè)試，這是大型客機(jī)首次采用非熱壓罐成型技術(shù)制造機(jī)翼主承力件。8月，NASA成功完成非熱壓罐成型的直徑5.5米運(yùn)載火箭復(fù)合材料液氫貯箱的性能測(cè)試。非熱壓罐成型工藝在航天航空復(fù)合材料構(gòu)件制造方面取得重大突破，結(jié)構(gòu)件尺寸更大、復(fù)雜程度更高，并實(shí)現(xiàn)了大型承力構(gòu)件的批量制造，將促進(jìn)航空航天復(fù)合材料構(gòu)件制造從熱壓罐成型向非熱壓罐成型的變革。
八、飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)裝配機(jī)器人取得新突破
2014年7月，美國(guó)波音公司宣布，用于機(jī)身自動(dòng)化裝配的“機(jī)身自動(dòng)站立裝配”系統(tǒng)通過(guò)技術(shù)驗(yàn)證，進(jìn)入最后測(cè)試和生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，有望于2015年首先用于777機(jī)身裝配。歐洲空客公司A380方向舵裝配線上首次采用日本川田工業(yè)公司生產(chǎn)的雙臂仿人機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)協(xié)同裝配。德國(guó)弗勞恩霍夫研究所研發(fā)出了一種能夠進(jìn)入機(jī)翼的狹窄區(qū)域作業(yè)的蛇形臂機(jī)器人。機(jī)器人在飛機(jī)超大型結(jié)構(gòu)裝配、復(fù)雜空間裝配方面應(yīng)用所取得的顯著突破，有效解決了裝配過(guò)程中的剛度、精度、負(fù)載等問(wèn)題，大幅提高了飛機(jī)自動(dòng)化裝配水平。這一系列進(jìn)展表明，飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)裝配步入智能時(shí)代。
鉆鉚機(jī)器人
九、美國(guó)武器系統(tǒng)數(shù)字化研制新技術(shù)進(jìn)入轉(zhuǎn)化階段
2014年2月，美國(guó)國(guó)防先期研究計(jì)劃局（DARPA）公布，實(shí)施近4年的“自適應(yīng)載具制造”（AVM）計(jì)劃將進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移，交由國(guó)家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)“數(shù)字化制造與設(shè)計(jì)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)”（DMDII）負(fù)責(zé)進(jìn)一步的技術(shù)開(kāi)發(fā)和推廣工作。AVM計(jì)劃于2010年啟動(dòng)，投資超過(guò)3億美元，目的是開(kāi)發(fā)全新的數(shù)字化設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造技術(shù)，從根本上變革現(xiàn)有研制方法，縮短研制時(shí)間80%以上。該計(jì)劃在實(shí)現(xiàn)基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)/分析/驗(yàn)證等數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、可制造型反饋和生產(chǎn)自動(dòng)配置等數(shù)字化制造技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同平臺(tái)技術(shù)等方面取得了重大突破，已開(kāi)發(fā)出數(shù)十種軟件工具，搭建了一種全新的研制模式，對(duì)美國(guó)武器系統(tǒng)研制能力發(fā)展具有重要影響。
AVM計(jì)劃研制的兩棲步兵戰(zhàn)車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)子系統(tǒng)和行動(dòng)子系統(tǒng)
十、日本成功開(kāi)發(fā)碳化硅核燃料結(jié)構(gòu)材料的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)
2014年7月，日本東芝公司與電子陶瓷公司宣布，開(kāi)發(fā)成功利用碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料（碳化硅/碳化硅復(fù)合材料）制造核燃料結(jié)構(gòu)材料的工業(yè)化生產(chǎn)新技術(shù)，制成了核燃料組件外套管。研發(fā)團(tuán)隊(duì)首先采用專用機(jī)加工磨具制造碳化硅纖維，隨后用化學(xué)氣相沉積法和優(yōu)化的成型設(shè)備與工藝，制造了長(zhǎng)度超過(guò)4米的高精度核燃料組件外套管，成型速率較傳統(tǒng)工藝提高了20倍，滿足了工業(yè)化生產(chǎn)的要求。日本計(jì)劃2025年在運(yùn)行的核電站中使用碳化硅/碳化硅復(fù)合材料。這種復(fù)合材料可代替現(xiàn)有輕水堆用的鋯合金，還可用于超高溫反應(yīng)堆和氣冷快堆等第四代核電反應(yīng)堆。
核燃料組件外套管
