霍克臺風 — 也被英國皇家空軍 (RAF) 親切地稱為“蒂菲”— 是第二次世界大戰(zhàn)期間一款著名的英式單座戰(zhàn)斗轟炸機，由格洛斯特郡飛機公司獨家制造。臺風戰(zhàn)機是英國皇家空軍唯一一款能夠在低空作戰(zhàn)中與勁敵德國福克-沃爾夫Fw 190戰(zhàn)斗機相抗衡的飛機。此外，臺風戰(zhàn)機還是一款極其出色的對地攻擊機。輝煌的歷史鑄就了其作為英國瑰寶的地位。

 

位于格洛斯特的“噴氣時代”航空博物館正在努力翻新一架二戰(zhàn)時期的霍克臺風戰(zhàn)斗機，這架飛機是在威爾特郡的一座廢料場中被發(fā)現(xiàn)的。

 

“噴氣時代”航空博物館請求雷尼紹幫忙重新制造霍克臺風戰(zhàn)斗機機身上的兩個支架 — 這類支架在同類戰(zhàn)機中極為少見。

 

臺風戰(zhàn)機前后只生產(chǎn)了3317架，而且如今所剩無幾；更沒有一架飛機能夠重回天空。1998年，人們在威爾特郡的一個廢料場中找到了一具臺風戰(zhàn)機駕駛艙的殘骸，其結(jié)構(gòu)雖較為完整，但已被嚴重腐蝕 — 那時便有志愿者表示要修復這架對國家和地區(qū)都具有重要意義的戰(zhàn)機。

 

“噴氣時代”航空博物館所在的位置與臺風戰(zhàn)機的誕生地僅僅一街之隔，憑借這一優(yōu)勢，該博物館不失時機地推進這一項目。在對雷尼紹擁有的增材制造能力做出初步了解后，館方給這家全球工程公司的董事會主席兼首席執(zhí)行官David McMurtry爵士寫了一封信。在信中，“噴氣時代”航空博物館請求雷尼紹幫忙重新制造霍克臺風戰(zhàn)斗機機身上的兩個支架 — 這類支架在同類戰(zhàn)機中極為少見。雷尼紹的回復沒有令館方失望。

 

挑戰(zhàn)

博物館既找不到原始支架的替代品，也很難找到一家制造商能夠精確地復制出這些部件。“噴氣時代”航空博物館雖然沒有飛機駕駛艙的原始支架，但保存了該部件1938年的原始設計圖紙，并且還能短期借來另一架臺風戰(zhàn)機的駕駛艙支架供作參考。

 

經(jīng)過雙方初步的溝通，雷尼紹相信其有能力利用金屬增材制造系統(tǒng)重新制造出這種支架。“霍克臺風戰(zhàn)斗機是格洛斯特歷史遺產(chǎn)中極其重要的一部分，”“噴氣時代”航空博物館臺風戰(zhàn)機項目贊助商協(xié)調(diào)人Trevor Davies解釋道，“我們復制臺風戰(zhàn)機駕駛艙的加工車間距離上世紀30年代的飛機制造廠不到一英里。將原汁原味的臺風戰(zhàn)機帶回這座城市，對于我們而言不僅僅是一項了不起的工程奇跡，更像是重新創(chuàng)造歷史。”

 

“在嘗試復制駕駛艙支架的過程中，我們曾先后聯(lián)系過多家工程公司，”Davies繼續(xù)說道，“但是，這些支架的形狀非常獨特，這意味著即使我們有原始設計圖紙，那些提供數(shù)控加工產(chǎn)品的公司也沒有信心能夠生產(chǎn)出完全精確的成品部件。當我們了解到雷尼紹的增材制造技術及其所具有的設計靈活性后，我們隨即向其尋求幫助。” “博物館保存的臺風戰(zhàn)機原始圖紙可追溯到1938年，而且那時所有的測量數(shù)據(jù)均采用英制單位，”雷尼紹開發(fā)工程師Joshua Whitmore介紹道，“此外，其中一個駕駛艙支架的圖紙已經(jīng)遺失，這意味著需要對該部件進行更詳細的測量。由于現(xiàn)有支架是從另一架霍克臺風戰(zhàn)斗機上借來的，因此雷尼紹必須在規(guī)定時間內(nèi)歸還。這給項目平添了不少壓力。” “我們不得不根據(jù)一套不完整的原始圖紙來計算尺寸：使用數(shù)字游標卡尺等傳統(tǒng)測量工具進行測量，繪制相關的投影圖。最終我們得到了大部分缺失的關鍵尺寸，同時完成了對非關鍵尺寸的估算。隨后我們將尺寸從公制轉(zhuǎn)換為英制，”Whitmore補充道，“雖然這一過程比較耗時，但大約兩周后我們成功得到了支架的原型數(shù)據(jù)。”

這些支架的形狀非常獨特，這意味著即使“噴氣時代”航空博物館有原始設計圖紙，那些提供數(shù)控加工產(chǎn)品的公司也沒有信心能夠生產(chǎn)出完全精確的成品部件。

 

解決方案

 

臺風戰(zhàn)機前后只生產(chǎn)了3317架，而且如今所剩無幾；更沒有一架飛機能夠重回天空。

 

雷尼紹根據(jù)原始設計圖紙和其他測量數(shù)據(jù)，使用Siemens NX 7.5 CAD軟件創(chuàng)建了一個臺風戰(zhàn)機駕駛艙支架的3D數(shù)字模型。這樣一來，雷尼紹便可以進行參數(shù)化建模和直接表面建模，以生成部件的數(shù)字復制品。

 

完成數(shù)字建模后，工程師使用3D打印技術制作出材質(zhì)為聚碳酸酯塑料的原型部件。隨后，雷尼紹將這些部件運送至博物館下屬的車間，并將它們安裝到戰(zhàn)機駕駛艙上以驗證其規(guī)格是否正確。當工程師確認這些部件準確無誤后，雷尼紹便利用增材制造技術正式生產(chǎn)金屬加工件。

 

格洛斯特郡飛機公司最初采用鋁材制造臺風戰(zhàn)機的駕駛艙支架。這是因為金屬鋁具有一些優(yōu)良的物理性質(zhì)，如密度低（因此重量輕）、強度高且延展性好。在生產(chǎn)符合性能要求的金屬加工件成品之前，雷尼紹偶爾會首先使用增材制造技術制作塑料原型部件。

 

雷尼紹在自己的AM250增材制造系統(tǒng)上使用鋁粉生產(chǎn)金屬支架，整個部件通過四次加工過程完成；之后利用噴砂工藝和手工打磨技術對部件表面進行精加工。

 

結(jié)果

 

雷尼紹在自己的AM250增材制造系統(tǒng)上使用鋁粉生產(chǎn)金屬支架，整個部件通過四次加工過程完成。

 

由于雷尼紹公司所在地與“噴氣時代”航空博物館相隔不足30英里，因此雷尼紹工程師決定親手將成品支架交付給館方；2016年5月，部件交付正式完成，此時恰逢Cool Aeronautics航空展隆重舉行，雷尼紹與博物館合作，在展會上展出了這些部件，并向公眾著重介紹了增材制造技術所具有的優(yōu)勢。

 

“我們認為雷尼紹為臺風戰(zhàn)機項目、“噴氣時代”航空博物館以及格洛斯特所作的貢獻難以估量，”Davies微笑著說道，“如果沒有增材制造技術，我們將無法復制出這些支架 — 這些部件過于獨特，這一點恰恰類似于臺風戰(zhàn)機本身。通過將傳統(tǒng)與創(chuàng)新融合，雷尼紹的幫助使這個早在1998年便已啟動的項目得以繼續(xù)推進，并使得這款英國國寶級戰(zhàn)斗機在其誕生地重放光彩。我們定期在博物館為學校師生舉辦講座，展示這款戰(zhàn)機并介紹其對英國二戰(zhàn)歷史所具有的重要意義。

 

一架古老戰(zhàn)機上的部件能夠以如此革新的方式復制出來 — 我們希望籍此激發(fā)青年一代對航空科技和工程的興趣。增材制造技術為臺風戰(zhàn)機輝煌的歷史增添了濃墨重彩的一筆。”

 

通過采用增材制造方法并使用原始材料生產(chǎn)駕駛艙支架，雷尼紹成功按照1938年的古老圖紙復原了這些部件。在成功完成駕駛艙支架的復制后，雷尼紹已開始與“噴氣時代”航空博物館商討下一個激動人心的項目：讓臺風戰(zhàn)機的另一個重要部件 — Napier Sabre活塞發(fā)動機 — 重回格洛斯特。

 

雷尼紹采用最新金屬增材制造技術生產(chǎn)出駕駛艙支架，讓復原臺風戰(zhàn)機的項目得以按計劃進行。

 

“噴氣時代”航空博物館定期展示霍克臺風戰(zhàn)斗機并向公眾介紹其對英國二戰(zhàn)歷史所具有的重要意義。增材制造技術為臺風戰(zhàn)機輝煌的歷史增添了濃墨重彩的一筆，博物館希望籍此激發(fā)青年一代對航空科技和工程的興趣。