【3D列印】知名航發公司開始正式測試用於飛彈/無人機的3D列印發動機

TJ150近60%結構採用積層製造

7月20日，法恩堡航展期間，普惠公司宣布完成了 TJ150 引擎3D列印版本的示範測試。

普惠公司表示，這台引擎以體積計算，近60%的結構由積層製造完成，其中包括關鍵的靜止部件和旋轉部件。

測試重點驗證了列印材料在真實工況下的表現，以及引擎能否達到任務要求的耐久性。

TJ150：面向一次性航空平台的小型渦輪發動機

TJ150 體積小巧，推力超過150磅，專為高空高效運轉設計。

普惠公司介紹，它主要用於一次性任務的巡航飛彈和自主平台，例如微型空射誘餌 MALD，一種用來干擾和迷惑雷達防空系統的低成本誘餌平台，對隱蔽性和量產成本的要求都很高。

Leidos 旗下 Dynetics 公司研發的小型巡航飛彈黑箭也使用這台發動機。這款飛彈今年2月被美國空軍正式命名為 AGM-190A，飛行速度可達0.8馬赫，巡航高度約3萬英尺，此前已完成從 AC-130J 砲艇機上的導引飛行測試。

普惠公司透露，到目前為止 TJ150 已向全球客戶交付超過2,700台。

真正的重點：從傳統製造轉向3D列印版本

這次測試真正的看點，不只在引擎本身，而是在它採用了全新的3D列印版本。

普惠公司旗下先進專案團隊 GATORWORKS 主導了 TJ150 最初的結構重新設計，聯合公司技術與製造團隊以及 RTX 技術研究中心，以單元化方法將熱端原本超過50個零散部件整合成幾個大尺寸列印件。

GATORWORKS 在普惠內部專門負責這類要求快速提出方案、快速製作樣機的專案。

3D列印版本的零件數量降低後，組裝環節跟著簡化，連接點減少，也能降低部分潛在故障位置。

根據普惠公司介紹，這一整套設計和測試，團隊只花了八個月就在內部完成，對傳統航空發動機開發週期而言是一項顯著縮短。

最大挑戰：3D列印高速旋轉渦輪部件

真正難啃的是旋轉部件。

熱端的靜止結構積層製造相對成熟，但渦輪葉輪需要在高溫、高壓環境下高速旋轉，承受的機械與熱應力完全是另一個量級，傳統上多仰賴鍛造與精密加工製造。

普惠公司在2025年就單獨測試過一次3D列印渦輪葉輪，這次則將它安裝進整機，在接近實際任務的工況中進行驗證。

TJ150經驗延伸至下一代Valox發動機系列

測試結果聲稱，3D列印旋轉件完成了相關驗證。普惠公司也將 TJ150 專案累積的積層製造經驗延伸至下一代 Valox 發動機系列。

普惠公司軍用發動機業務總裁 Jill Albertelli 表示，像 TJ150 這類一次性使用的發動機，任務往往只有幾分鐘到幾個小時，因此簡化設計與提升產能是重要開發方向。

根據官方說法，Valox 是一個推力覆蓋500到1,800磅的可擴展發動機家族，面向巡航飛彈、無人僚機等新興平台。

家族中體型較小的 Valox 700 由普惠公司自籌資金研發，目標仍以巡航飛彈和無人機等平台為主。

體型更大的 Valox 1500 則獲得美國空軍超過1,000萬美元的資助合約，同樣由 GATORWORKS 團隊負責，目標是為正在推進的無人僚機專案提供動力。

小型航空發動機市場正在出現更多競爭者

7月21日，普惠公司宣布 Valox 1500 完成一個關鍵設計節點。但在這條賽道上，普惠並不是唯一參與者。

霍尼韋爾的 SkyShot 1600，以及通用電氣航空與 Kratos 聯合推出的 GEK1500，都在發展相近推力級別的動力方案。

美國空軍同期也資助 Beehive Industries 發展類似方案，並另外選擇通用電氣與勞斯萊斯研究更高推力級別的發動機。

為什麼積層製造先從這類航空發動機開始？

普惠公司選擇先在巡航飛彈和消耗性平台上驗證3D列印技術，背後有明確的工程邏輯。

這類引擎任務壽命只有幾分鐘到幾小時，不需要像民航發動機一樣面對長達二、三十年的反覆起降、維修與大修週期，因此其產品生命週期與驗證條件不同，也成為積層製造較容易進一步驗證的應用領域。

另一方面，訂單量與交付節奏的壓力仍然很高。當傳統鍛造、加工與供應鏈產能難以快速擴充時，金屬積層製造在縮短製程、整合零件及增加生產彈性方面便具有明顯價值。

金屬3D列印航空發動機的重要驗證

過去幾年，金屬3D列印在航空發動機領域製造熱端旋轉零件一直被視為技術難度較高的應用之一，這也是普惠此次特別強調3D列印渦輪葉輪測試的重要原因。

這次測試所釋放的訊號，在於金屬積層製造再次朝實際航空發動機工作環境推進。

目前這套3D列印思路能否直接延伸至民用大型高涵道比渦輪扇發動機仍然是另一個問題。民航發動機面對更嚴格的可靠性、適航驗證與數十年服役週期，其技術門檻完全不同。

但對巡航飛彈、誘餌平台與無人航空平台等重視成本、交期與規模化製造的應用而言，金屬積層製造已展現新的製造可能性。

從追求極限性能，轉向追求快速規模化製造

一開始提到，TJ150 這類引擎的任務週期與傳統航空發動機不同。

把視角拉遠，同一批面向巡航飛彈與無人航空平台的計畫中，美國空軍其中一項概念被稱為「可負擔規模化彈藥（FAMM）」，其核心之一便是如何讓相關裝備具備更好的成本與規模化生產能力，而不只是單純追求最高性能。

從製造角度來看，3D列印真正受到關注的原因，是它可能讓複雜航空零件在減少零件數、縮短組裝流程與提高生產彈性的同時，更快進入量產。