AM易道分享
大多數(shù)工程師接到無人機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù),第一反應(yīng)是讓機(jī)身盡量結(jié)實(shí)。
美軍反著思考,機(jī)身應(yīng)該在墜機(jī)時(shí)碎掉。
飛控板、電池、攝像頭,一套下來幾百美元,是真正值錢的東西。
3D打印機(jī)身的耗材和機(jī)時(shí),成本可以忽略不計(jì)。
去年秋天,堪薩斯州萊利堡,陸軍第1步兵師的代號(hào)為【危險(xiǎn)戰(zhàn)役】野戰(zhàn)演練現(xiàn)場公開。
士兵旁邊停著一輛裝有3D打印機(jī)的車,機(jī)器在跑,新機(jī)身在成型。
無人機(jī)摔了,不是去修,是去換一個(gè)新機(jī)身,把電子件重新裝上繼續(xù)飛。
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讓3D打印機(jī)身碎,讓電子件活。
參數(shù)先說清楚
SPARTA, 全稱是Soldier Portable Autonomous Reconnaissance Transitioning Aircraft。
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美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(DEVCOM ARL)開發(fā),2026年3月公開披露。
重約900克,混合氣動(dòng)布局,結(jié)合直升機(jī)式垂直起降與固定翼前飛,預(yù)計(jì)續(xù)航30至60分鐘,航程超過30公里,依載荷而定,飛行高度150米以下。
電子艙采用開放式大尺寸設(shè)計(jì),大多數(shù)組件可以輕松安裝,并在幾分鐘內(nèi)互換,允許士兵根據(jù)任務(wù)需求切換相機(jī)掛載。
整個(gè)機(jī)身可以在一夜之內(nèi)完成3D打印,無需專用工具即可組裝。
整機(jī)成本控制在1000美元出頭。
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混合構(gòu)型為什么是這個(gè)方向
純四旋翼,垂直起降沒問題,但靠四個(gè)電機(jī)全程對(duì)抗重力,續(xù)航通常只有20至30分鐘,飛行效率天花板低。
而純固定翼續(xù)航強(qiáng),但需要跑道或彈射器起飛,戰(zhàn)場復(fù)雜地形里部署條件苛刻。
SPARTA的混合構(gòu)型值得琢磨。
傳統(tǒng)四旋翼能垂直起降但續(xù)航有限,固定翼能拉長航時(shí)但需要起降空間,SPARTA把兩者結(jié)合,讓部隊(duì)可以在復(fù)雜地形原地起飛,同時(shí)覆蓋有戰(zhàn)斗意義的飛行距離。
這個(gè)路線本身不新鮮,商業(yè)端早有產(chǎn)品。
差別在于,SPARTA把它壓進(jìn)了900克、1000美元的消耗品尺度里。
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3D打印的邏輯是反的
這是整個(gè)設(shè)計(jì)里最值得停下來看的地方。
通常談3D打印用于無人機(jī),討論的是怎么讓打印件盡可能結(jié)實(shí),比如用碳纖維增強(qiáng)尼龍、PETG復(fù)合料,去逼近傳統(tǒng)機(jī)加工件的強(qiáng)度。
SPARTA是反著的:
刻意讓3D打印機(jī)身在墜機(jī)時(shí)吸收大部分損傷,電子設(shè)備則在下一個(gè)機(jī)身完成打印后繼續(xù)復(fù)用。
結(jié)構(gòu)件被設(shè)計(jì)成碰撞潰縮區(qū),貴的東西得到保護(hù)。
這是在用材料短板換系統(tǒng)韌性。
ARL工程師Hrynuk的原話說:
"士兵被要求飛昂貴的商業(yè)無人機(jī)時(shí),會(huì)擔(dān)心摔壞而減少練習(xí)。SPARTA把總成本控制在1000美元出頭,容易替換的3D打印機(jī)身吸收了墜機(jī)時(shí)的大部分損傷,完成下一次打印后電子設(shè)備即可重復(fù)使用。"
飛得少,是因?yàn)榕滤ぁ?/p>
這是一個(gè)行為問題,SPARTA用造價(jià)來解。
BISON:3D打印機(jī)得跟著走
SPARTA的邏輯,是打印能力在現(xiàn)場提供。
BISON(作戰(zhàn)需求可建造創(chuàng)新車間)是一個(gè)配備3D打印機(jī)和無人機(jī)開發(fā)工具的移動(dòng)制造空間。
ARL項(xiàng)目經(jīng)理DeCostanza說:"BISON系統(tǒng)允許士兵在需要時(shí)就地制造、組裝和修理自己的無人機(jī)。無論是SPARTA還是其他設(shè)計(jì),士兵都可以按需創(chuàng)建任務(wù)特定的解決方案。"
代號(hào)為危險(xiǎn)戰(zhàn)役的演練里,BISON就跟著第1步兵師進(jìn)了訓(xùn)練場。
之后,SPARTA又被配發(fā)給了第11空降師,研究人員協(xié)助士兵在實(shí)戰(zhàn)場景中構(gòu)建、操作、飛行,收集反饋繼續(xù)改設(shè)計(jì)。
從春天士兵來ARL提需求,到八月第一批原型進(jìn)入測試,整個(gè)周期按月計(jì)算,不是年。
這和傳統(tǒng)美國軍備采購時(shí)間線完全不在一個(gè)量級(jí)。
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現(xiàn)在到了哪一步
ARL已經(jīng)在和工業(yè)界對(duì)接,推動(dòng)大規(guī)模量產(chǎn)轉(zhuǎn)化。
美國陸軍2025年已經(jīng)提出了每月生產(chǎn)10000架無人機(jī)機(jī)體的目標(biāo)。
報(bào)道分享說:"我們完成了科學(xué)基礎(chǔ)工作,與士兵合作開發(fā)了新產(chǎn)品,現(xiàn)在可以為工業(yè)界提供一個(gè)新的商業(yè)市場。"
2026年3月,美國陸軍在阿拉巴馬州亨茨維爾舉辦了首屆"最佳無人機(jī)戰(zhàn)士競賽",各部隊(duì)攜帶自己的無人機(jī)方案同臺(tái)競技,ARL研究人員同時(shí)擔(dān)任評(píng)委和技術(shù)顧問,并在現(xiàn)場展示SPARTA。
競賽獲勝團(tuán)隊(duì)拿到的獎(jiǎng)品,是SPARTA原型機(jī)加上與ARL簽訂的一年期研發(fā)合作備忘錄,繼續(xù)參與后續(xù)設(shè)計(jì)迭代。
競賽變成了研發(fā)管道的延伸。
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我們看到這個(gè)消息時(shí),想到了汽車工程師把車頭設(shè)計(jì)成潰縮區(qū),目的是保護(hù)駕駛艙里的人。
SPARTA把整個(gè)機(jī)身設(shè)計(jì)成潰縮區(qū),目的是保護(hù)電子艙里的器件。
邏輯是一樣的,只是換了一個(gè)載體。
據(jù)公開消息,此無人機(jī)目前是純偵察平臺(tái)。
ARL的官方表述里沒有武器掛載,電子艙開放,傳感器可換,定位是班排級(jí)偵察消耗品。
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但烏克蘭戰(zhàn)場已經(jīng)給出了另一個(gè)劇本:
一架改裝過的FPV四旋翼,加上幾百克炸藥,造價(jià)不過兩三百美元,可以擊毀敵對(duì)重型單元。
當(dāng)?shù)孛娌筷?duì)發(fā)現(xiàn)無人機(jī)既能看又能打,偵察平臺(tái)和攻擊平臺(tái)之間的邊界就開始模糊。
機(jī)身能一夜打印,電子艙能分鐘級(jí)換裝。
系統(tǒng)的物理?xiàng)l件,本身就是開放的。
3D打印正在把武器開發(fā)的門檻,從國家和軍工企業(yè),向下移到更小的單位。
設(shè)計(jì)文件可以共享,打印機(jī)可以前置,迭代周期以天計(jì)算。
這在傳統(tǒng)軍備邏輯里是不可能的速度。
我們覺得真正值得關(guān)注的,依舊是繼續(xù)驗(yàn)證新軍備方法論。
用增材制造壓縮從需求到實(shí)物的時(shí)間,讓裝備迭代速度跟上戰(zhàn)場變化速度。
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