海军陆战队希望 3D 打印更便宜的无人机

三分钟后，侦察无人机就组装好了。再过一分钟，它就会被海军陆战队员扔到空中。飞行时间很短，最多 20 分钟，但获得的信息很有价值，实时视频显示了一英里外那栋建筑后面究竟是谁或是什么。在监视了该区域后，这架名副其实的侦察无人机飞回，在一次粗暴着陆中折断了一只机翼。没关系。任务结束后，小队可以在公司总部打印另一架，并在几个小时内准备好。

至少，这是海军陆战队下一代后勤团队 NexLog 的新无人机计划背后的愿景。去年 2 月，该团队派下士 Rhet McNeal 前往旧金山码头的一个协作工作区，看看现代设计工具是否能制造出海军陆战队需要的无人侦察机。但海军陆战队已经拥有一架手抛式无人机，用于执行此类侦察任务，而且已经拥有一架多年了。

RQ-11 Raven 是一种飞行机器人，曾在伊拉克和阿富汗服役。它像标枪一样被抛向空中，如果抛掷成功，它就能以高达 50 英里/小时的速度飞行，飞行距离可达 6 英里，并在整个过程中向操作员反馈视频。（如果抛掷失败，Raven 会坠落到地面，有时会以昂贵的代价损坏）。在军用无人机领域，它的体积也非常小，翼展只有 4.5 英尺，重量刚刚超过 4 磅。不过，无人机并非全都小：一架 Raven 无人机售价超过 30,000 美元，而包括三架 Raven 和地面控制系统在内的整个 Raven 系统售价高达 250,000 美元。

“Raven 装在两个巨大的鹈鹕箱里，”麦克尼尔说。“我在一个联合反装甲小组工作，这意味着我们经常乘坐卡车。卡车里的空间足够容纳我们所有的服装、水、更多燃料、我们的实际背包，这些东西占用了很大的空间，然后还有弹药。这使得你无法将这两个鹈鹕箱放进去。”与其用整辆卡车来运输它，它通常就留在后面。

如果部队不想携带无人机，那么发射无人机就没有什么意义了，而且当部队驾驶无人机时还会发生这种情况。

“当它坏了的时候修复起来真的很贵，我说修复起来很贵，一个机翼部件就要 8,000 美元，”麦克尼尔说，“所以很多时候你的营不喜欢使用它们，因为它们太贵了，而且他们必须写声明，要得到那个部件需要做大量的文书工作。”

麦克尼尔是去年海军陆战队后勤创新挑战赛的提案人之一，该挑战赛旨在众包有关 3D 打印和可穿戴技术的想法。“打造你的军团”挑战赛要求参​​赛者回答“有了正确的工具和指导，海军陆战队可以制造什么？这些解决方案是否会提高驻军或前沿部署时的作战能力？”

对于麦克尼尔来说，他的想法是制造一架可以完成大部分 Raven 功能的无人机，但成本只有 Raven 的一小部分，而且体积更小，可以装入灵活的包装中方便运输。为了找到这个想法，麦克尼尔求助于 Thingiverse，一个在线 3D 打印共享平台。在那里，他找到了 Nomad 设计，这是由亚历杭德罗·加西亚 (Alejandro Garcia) 设计的一款简单的固定翼无人机。加西亚的 Nomad 是根据知识共享许可发布的，旨在携带 GoPro 相机、发动机，它由模块化部件组成。这种模块化设计意味着它很容易重新打印损坏的组件，并且在需要时可以轻松折叠和重新组装。

凭借加西亚设计的改良版，麦克尼尔被选为后勤挑战赛的 20 名获胜者之一。今年 2 月，海军陆战队与 Autodesk 的 Pier 9 驻地计划合作，到 6 月驻地计划结束时，麦克尼尔已经拥有了一款新的 3D 打印无人机原型，绰号为“侦察兵”。驻地计划结束意味着他手上拿着原型，设计文件已准备好发送给他的海军陆战队战友，以进行反馈、测试和改进。

“整个系统的成本是 615 美元，”麦克尼尔说。“如果机翼部件损坏，现在的赔偿成本不是 8000 美元，而是 8 美元。这对我们来说要好得多。”

Scout 使用开源飞行控制器和开源软件进行航点导航。目前它唯一的有效载荷是一台摄像机，但根据设计，它可以换掉它。与 Raven 这样的无人机相比，它的功能更有限：目前的航程不到两英里，虽然它可以以每小时 50 英里的速度飞行，但只能飞行 12 到 20 分钟。它没有激光来标记目标，目前它使用的摄像机无法看到红外线。不过，它满足了最重要的要求：它的成本不到 1,000 美元，仍然可以为需要它的海军陆战队侦察下一座山。

这应该足以制造出一种廉价、易于更换的无人机，让部队可以放心地携带它巡逻。这很好，因为仅仅购买现成的无人机可能不再是一种选择。8 月初，陆军禁止使用大疆无人机，理由是担心这种流行的中国制造的四轴飞行器存在漏洞和网络安全风险。为了制造他的廉价无人机，麦克尼尔转向了市场上可买到的现成零件，这可以降低成本，但可能带来一些相同的风险。

“我们没有完美的答案，而且在一段时间内也不会有，”NexLog 创新总监 Christopher Wood 上尉表示。“无人机领域的技术发展如此迅速，很难预测任何事情。我们需要了解我们在使用技术时所承受的风险。”

由于飞行距离短、控制简单，Scout 的风险可能很小，足以将设计从 3D 打印原型推进到简单的制造机器，但仍能使用快速打印的备件飞行。这将大大有助于实现海军陆战队司令 Neller 的“每个班都有无人机”的愿景，而且成本仅为现有设计的一小部分。

伍德说：“尝试一些新事物，比如众包方式、3D 打印、小型无人机技术，并不是说这些技术让我们害怕，而是它要求我们重新思考我们长期以来的经营方式，而这会让人有点不舒服。”

除了 McNeal 的 Scout，海军陆战队还设立了三个永久性创客实验室，分别位于加利福尼亚州的 29 Palms 和彭德尔顿营，弗吉尼亚州的匡蒂科。此外，伍德的办公室还向全国各地派出了一个移动创客实验室，一次培训八名海军陆战队员，内容包括焊接、3D 打印、电子制造、Raspberry Pi 和 Arduino 等。虽然海军陆战队还不知道是要在营级还是班级配备 3D 打印机，但它正在为将来更广泛地整合这些工具奠定基础。

一些海军陆战队正在打印弹药复制品，以训练部队应对战场上可能遇到的情况。其他人正在打印无人机进行训练演习，以应对他们在海外作战时可能遇到的各种威胁。据伍德介绍，总共有 40 个不同的海军陆战队单位，包括维护、情报、步兵部队、特种作战，甚至一个坦克营，都在相当常规地使用 3D 打印机。有了这些工具，海军陆战队自己正在设计和打印他们需要的部件，从更好的无线电旋钮到缺失的无人机部件再到训练工具，以便他们能够最好地完成他们被赋予的任务。

伍德说：“我坐在五角大楼里无法发号施令，我无法了解所有解决方案，但地面上的海军陆战队员可以，特别是当你把他们聚集在整个海军陆战队时。”