AM易道分享

2024年10月的某個清晨，基輔水庫里撈出了一架墜毀的無人機。

烏克蘭研究人員拆開它，發(fā)現(xiàn)里面既沒有彈頭，也沒有攝像頭，只有一個用3D打印做出來的塑料球，外面裹了半圈鋁箔紙。

看起來像是工廠里混進去的次品。

但這個東西讓烏克蘭防空部隊頭疼了整整一年。

這就是呂訥堡透鏡（Luneburg Lens），一個1944年就被提出的光學(xué)原理，正在俄烏戰(zhàn)場上以一種極其粗暴的方式，重新定義現(xiàn)代空戰(zhàn)的成本邏輯。

根據(jù)烏克蘭空軍發(fā)言人尤里伊赫納特透露的數(shù)據(jù)，俄羅斯向烏克蘭發(fā)射的無人機群中，高達50%是誘餌無人機。

這些被烏方稱為"Parodiya"或"Gerbera"的廉價飛行器，單價在1000到1300美元之間，使命只有一個：

騙防空導(dǎo)彈白打。

據(jù)公開消息，一枚真正的沙赫德-136攻擊無人機成本約幾萬美元。

一枚防空導(dǎo)彈的價格從幾萬到上百萬美元不等。

雷達無法區(qū)分真假，防空系統(tǒng)不得不對每一個明顯的來襲目標做出反應(yīng)。

于是戰(zhàn)場出現(xiàn)了一種詭異的畫面：

上百萬美元的導(dǎo)彈追著幾百美元的泡沫塑料飛機滿天飛。

一個塑料球怎么就能騙過雷達？

呂訥堡透鏡的原理其實不復(fù)雜。

這是一種球形梯度折射率透鏡，從球心到表面，材料折射率呈特定規(guī)律遞減。

雷達波照射到透鏡上時，會被聚焦到球體背面的金屬反射層，然后沿原路反射回去。

關(guān)鍵在于反射回去的信號強度，遠大于原始目標應(yīng)有的水平。

一個人體大小的小型無人機，裝上呂訥堡透鏡后，雷達屏幕上呈現(xiàn)的信號特征可以與3.5米長、翼展2.5米的大型無人機一致。

雷達操作員看到的是同樣的光點、同樣的飛行速度，根本無法區(qū)分。

更妙的是，這個原理對材料和精度要求并不苛刻。

傳統(tǒng)呂訥堡透鏡需要多層同心殼體，每層有不同的介電常數(shù)。

但在戰(zhàn)場上，一個3D打印的塑料球體，加上半球金屬箔覆蓋，就足以達到欺騙效果。

粗糙，但管用。

呂訥堡透鏡本身是1944年由德國數(shù)學(xué)家Rudolf Luneburg提出的技術(shù)，早在上世紀50-60年代就被用于防空訓(xùn)練靶機。

但長期以來，制造工藝限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。

傳統(tǒng)方法需要聚苯乙烯發(fā)泡分層、軟材料層壓或在均勻介質(zhì)上鉆不同直徑的孔來實現(xiàn)折射率梯度。

成本高、一致性差、產(chǎn)能有限。

3D打印改變了這一切。

通過FDM打印，可以直接控制打印密度來調(diào)節(jié)材料的等效介電常數(shù)。

成本呢？GitHub上已經(jīng)有開源項目LuneForge，專門用于生成可3D打印的呂訥堡透鏡模型。

一臺消費級FDM打印機，配合普通PLA耗材，幾小時就能打印出一個功能性的雷達反射器。材料成本可能只有幾十塊。

產(chǎn)能彈性優(yōu)秀。

Lunewave公司（等下會講到）的CEO透露，一臺商業(yè)級3D打印機每天可以生產(chǎn)1000個天線單元，年產(chǎn)能35萬個。

十臺打印機就是350萬個。

規(guī)模擴展幾乎是線性的，沒有模具成本、沒有復(fù)雜的供應(yīng)鏈依賴。

戰(zhàn)場上的實際應(yīng)用更為粗放。

烏克蘭一些社媒賬號公布的照片顯示，俄羅斯無人機的呂訥堡透鏡制作極其簡陋：

3D打印的塑料球體，半邊貼上鋁箔，用熱熔膠和自攻螺絲固定在泡沫塑料和膠合板搭建的機身上。

值得注意的是，這不是俄羅斯的獨家戰(zhàn)術(shù)。

有關(guān)報道指出，烏克蘭很可能是這場戰(zhàn)爭中最先大規(guī)模使用此類誘餌的一方。

CNN關(guān)于烏克蘭遠程無人機的采訪中，明確展示了烏方使用的類似誘餌裝置。

大量誘餌與自殺式無人機一同發(fā)射，迫使俄羅斯消耗防空導(dǎo)彈，為真正的攻擊機打開通道。

俄羅斯軍事博客Two Majors在分析中說：

"敵人在發(fā)展自己的無人機技術(shù)方面毫不松懈，正在學(xué)習(xí)我們的Gerbera誘餌，這類裝置出現(xiàn)得越來越頻繁。"

雙方都在擴大誘餌無人機的使用規(guī)模。

包括開發(fā)極簡化的誘餌無人機方案。

以及研究如何通過呂訥堡透鏡讓無人機模擬導(dǎo)彈的雷達特征。

這比模擬另一架無人機本體更有價值，因為它能迫使對方動用更高級別的防空資源。

戰(zhàn)場是技術(shù)的極端試驗場，但呂訥堡透鏡的應(yīng)用遠不止于此。

前面提到的，美國亞利桑那大學(xué)孵化的創(chuàng)業(yè)公司Lunewave已經(jīng)獲得500萬美元種子融資，專注于用3D打印呂訥堡透鏡開發(fā)自動駕駛汽車雷達傳感器。

其產(chǎn)品號稱具有360度全向視野，探測距離超過300米，角分辨率是現(xiàn)有汽車雷達的5倍。

一套Lunewave系統(tǒng)可能替代車上原本需要的20個傳統(tǒng)雷達。

而特拉華大學(xué)的研究團隊在開發(fā)5G通信用的3D打印呂訥堡透鏡天線，工作頻段覆蓋26-40GHz的Ka波段。

美國陸軍已經(jīng)與該團隊合作，將這項技術(shù)應(yīng)用于國防機器人和航空航天領(lǐng)域。

研究負責(zé)人Mark Mirotznik教授說：

"這是一種非常便宜、高效的信號定向方式，特別適合5G。"

在隱身飛機領(lǐng)域，F(xiàn)-35和F-22在訓(xùn)練時會外掛呂訥堡透鏡反射器，讓本來隱形的飛機能夠被民用空管雷達探測到。

3D打印應(yīng)用案例啟示

AM易道的判斷是，呂訥堡結(jié)構(gòu)證明了3D打印在特定場景中的不可替代性。

呂訥堡透鏡的核心特性是梯度折射率。

這恰好是傳統(tǒng)制造工藝的軟肋。

你很難用注塑、機加工或者沖壓來實現(xiàn)一個內(nèi)部密度連續(xù)變化的球體。

而這正是3D打印的舒適區(qū)，通過控制填充率、晶格結(jié)構(gòu)或多材料打印，實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝做不到或成本極高的功能性梯度結(jié)構(gòu)。

幾個創(chuàng)業(yè)方向值得關(guān)注：

定制化雷達反射/吸收方案（船舶安全、無人機監(jiān)管、測試校準）；

5G/毫米波天線和透鏡；

電磁超材料的設(shè)計和制造。

幾千上萬美元的無人機，逼著對手用幾百萬美元的導(dǎo)彈來打。

這是美軍將領(lǐng)在國會聽證會上的原話。

成本曲線倒掛，這種錯配背后的機會值得思考。

但這個案例指向一個核心的3D打印創(chuàng)業(yè)思考方向。

什么東西是傳統(tǒng)工藝根本做不了的？

梯度結(jié)構(gòu)、復(fù)雜內(nèi)腔、按需定制，這些是真正的差異化空間。

至于那個塑料球和鋁箔紙的組合，它已經(jīng)證明了一件事：

一個80年前的物理原理，一臺消費級3D打印機，幾十塊的耗材，撬動了上億美元的防空體系。

有時候最值錢的生意，藏在最不起眼的地方。