盤(pán)點(diǎn)3D打印等改變航空航天產(chǎn)業(yè)的10項技術(shù)

　　近日，《航空周刊》網(wǎng)站總結了改變航空航天產(chǎn)業(yè)的10項技術(shù)，其中包含了大型零部件增材制造，3D打印作為一場(chǎng)顛覆性的工業(yè)技術(shù)革命，正在飛速發(fā)展，其中3D打印已經(jīng)成為航空航天領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，而3D打印+航空航天領(lǐng)域呈現出融合發(fā)展的態(tài)勢。

　　改變航空航天產(chǎn)業(yè)的10項技術(shù)概述如下：

　　一、高超聲速技術(shù)加速發(fā)展(HypersonicAcceleration)

　　美軍從忽視高超聲速到優(yōu)先考慮發(fā)展高超聲速武器，只用了兩年的時(shí)間?，F在至少有3枚高超聲速打擊武器正在研制中。DARPA的火箭動(dòng)力“戰術(shù)助推滑翔系統”和超燃沖壓“高超聲速吸氣式武器概念”演示驗證機將于2019年試飛。洛·馬公司的高超聲速常規打擊武器計劃于2022年交付空軍。若高超聲速項目獲得支持，將推動(dòng)可重復使用的系統開(kāi)展地面測試和飛行測試。

　　二、航空器使用電力(AviationElectrified)

　　電動(dòng)垂直起降(eVTOL)市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展，已有6架樣機進(jìn)行了試飛，并開(kāi)展了多個(gè)可靠性不同的項目。為實(shí)現穩定飛行，垂直起降航空器需要具有高安全性、低噪聲，并克服從飛行器認證、制造到空域整合和基礎設施發(fā)展等方面的諸多挑戰。隨著(zhù)優(yōu)步2020年制造出演示驗證樣機的目標越來(lái)越近，大筆資金和幾家主要參與者已經(jīng)加入了城市空中交通的行列，包括空客、貝爾、波音和巴西航空工業(yè)公司。

　　三、可替代能源(AlternativeEnergy)

　　與航空燃料相比，電池對能源的儲存效果雖然較差，但其降低能源成本和減排的潛力引起了航空產(chǎn)業(yè)的興趣。電池帶來(lái)的創(chuàng )新不僅是推力，它可以作為飛機上清潔、安靜的輔助動(dòng)力。制造商正在研究用燃料電池代替小型渦輪發(fā)動(dòng)機的潛力。NASA正在研究通過(guò)重整煤油為固體氧化物燃料電池生產(chǎn)氫氣的系統。NASA未來(lái)還希望用更安全、能量密度高的鋰-空氣電池和利用帶電液體發(fā)電的液流電池為飛機供能。

　　四、超越視線(xiàn)飛行(GoingBeyond)

　　無(wú)人機可以檢查鐵路、勘察農田、繪制礦產(chǎn)地圖、運送包裹。超越視線(xiàn)的飛行(BVLOS)能力有望釋放無(wú)人機的真正商業(yè)潛力。加拿大、美國、瑞士、英國、澳大利亞和日本等國正在開(kāi)展試點(diǎn)項目，為BVLOS開(kāi)發(fā)技術(shù)和運營(yíng)方案，制定法規和政策，無(wú)論這些無(wú)人機是用于短距離城市環(huán)境飛行還是長(cháng)距離國內飛行。

　　五、激光對抗無(wú)人機(LasersVersusDrones)

　　隨著(zhù)小型無(wú)人機的威脅臨近，一項具有成本效益的高科技對策是：讓定向能武器走出實(shí)驗室，進(jìn)行實(shí)地試驗和潛在部署。由于每次射擊成本低，并且只要保持供電就能繼續射擊，軍隊或將首先部署高能激光器以對抗廉價(jià)無(wú)人機，而功率更高的系統經(jīng)完善則可攔截火箭和巡航導彈，戰斗機、特種武裝直升機，乃至在推進(jìn)階段擊毀彈道導彈。

　　六、天基空中交通管理(TrackingFromSpace)

　　今年年底，銥星公司將完成新的低地球軌道通信衛星星座剩余衛星的發(fā)射，衛星上將搭載Aireon公司的自動(dòng)相關(guān)監視廣播(ADS-B)有效載荷。天基空中交通監視系統計劃于2019年初在北大西洋上空開(kāi)始運行試驗。Aireon與五家航空服務(wù)供應商及其他相關(guān)方簽有協(xié)議，將提供全球飛機跟蹤和緊急定位服務(wù)。Aerial&Maritime公司也計劃從2021年開(kāi)始使用GomSpace的納米衛星提供天基ADS-B服務(wù)。

　　七、低成本發(fā)射(Low-CostLaunch)

　　從事小衛星發(fā)射的初創(chuàng )公司正在迅速發(fā)展，提供更具成本效益、更便捷的低地球軌道進(jìn)入方式?；鸺龑?shí)驗室的“電子”火箭已完成試飛，維珍軌道公司計劃在夏末試射LauncherOne發(fā)射器，而Vector公司預期在2018年底在阿拉斯加進(jìn)行首飛。在上述商業(yè)活動(dòng)的基礎上，DARPA舉辦了“快速反應發(fā)射大獎賽”，計劃于2019年底在兩座發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行間隔較短的兩次發(fā)射。

　　八、大型零部件增材制造(Large-PartPrinting)

　　航空航天在增材制造方面面臨兩大關(guān)鍵挑戰，首先是從低強度聚合物零部件向高強度金屬的轉變。該轉變正在進(jìn)行中，3D打印的鈦元件已應用于空客和波音生產(chǎn)的飛機。第二個(gè)挑戰是從小部件轉變到飛機結構中使用的大型部件，這一轉變已經(jīng)開(kāi)始。下一個(gè)挑戰是重新構想部件的設計方式，設計師需要使用新的工具和新的思維。

　　九、機器人發(fā)展(RobotsontheMove)

　　機器人通常用于協(xié)助飛機裝配，可以迅速在大型結構中鉆孔、緊固構件，且重復性好。但這些機器人通常不靈活，不可移動(dòng)，只能用于一種(或一個(gè)系列)飛機的裝配?？茖W(xué)家們研制了能夠在復雜組件上與人類(lèi)協(xié)同工作的小型機器人“cobot”，德國夫瑯和費研究所也開(kāi)發(fā)了可以在工廠(chǎng)車(chē)間自行移動(dòng)、制造飛機精密結構的移動(dòng)機器人，為未來(lái)的自動(dòng)化指引了可能的方向。

　　十、機載AI(AIInside)

　　自主和人工智能將像空氣動(dòng)力學(xué)和推進(jìn)器一樣對航空必不可少。地面上，人們使用機器學(xué)習從數據中提取知識，但帶寬競爭意味著(zhù)人工智能將不得不離開(kāi)地面，從數據中心轉移到飛機上，與收集數據的傳感器共置。邊緣計算(芯片上的低功耗超級計算機)和大型機上數據存儲也將成為日益增強的自主飛行能力和任務(wù)執行能力的關(guān)鍵推動(dòng)因素。