盤點3D打印等改變航空航天產業(yè)的10項技術

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

　　改變航空航天產業(yè)的10項技術概述如下：

　　一、高超聲速技術加速發(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的火箭動力“戰(zhàn)術助推滑翔系統(tǒng)”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(guī)打擊武器計劃于2022年交付空軍。若高超聲速項目獲得支持，將推動可重復使用的系統(tǒng)開展地面測試和飛行測試。

　　二、航空器使用電力(AviationElectrified)

　　電動垂直起降(eVTOL)市場正在蓬勃發(fā)展，已有6架樣機進行了試飛，并開展了多個可靠性不同的項目。為實現穩(wěn)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(zhàn)。隨著優(yōu)步2020年制造出演示驗證樣機的目標越來越近，大筆資金和幾家主要參與者已經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業(yè)的興趣。電池帶來的創(chuàng)新不僅是推力，它可以作為飛機上清潔、安靜的輔助動力。制造商正在研究用燃料電池代替小型渦輪發(fā)動機的潛力。NASA正在研究通過重整煤油為固體氧化物燃料電池生產氫氣的系統(tǒng)。NASA未來還希望用更安全、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、超越視線飛行(GoingBeyond)

　　無人機可以檢查鐵路、勘察農田、繪制礦產地圖、運送包裹。超越視線的飛行(BVLOS)能力有望釋放無人機的真正商業(yè)潛力。加拿大、美國、瑞士、英國、澳大利亞和日本等國正在開展試點項目，為BVLOS開發(fā)技術和運營方案，制定法規(guī)和政策，無論這些無人機是用于短距離城市環(huán)境飛行還是長距離國內飛行。

　　五、激光對抗無人機(LasersVersusDrones)

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

　　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(wèi)星星座剩余衛(wèi)星的發(fā)射，衛(wèi)星上將搭載Aireon公司的自動相關監(jiān)視廣播(ADS-B)有效載荷。天基空中交通監(jiān)視系統(tǒng)計劃于2019年初在北大西洋上空開始運行試驗。Aireon與五家航空服務供應商及其他相關方簽有協(xié)議，將提供全球飛機跟蹤和緊急定位服務。Aerial&Maritime公司也計劃從2021年開始使用GomSpace的納米衛(wèi)星提供天基ADS-B服務。

　　七、低成本發(fā)射(Low-CostLaunch)

　　從事小衛(wèi)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入方式。火箭實驗室的“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年底在阿拉斯加進行首飛。在上述商業(yè)活動的基礎上，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)射場進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鍵挑戰(zhàn)，首先是從低強度聚合物零部件向高強度金屬的轉變。該轉變正在進行中，3D打印的鈦元件已應用于空客和波音生產的飛機。第二個挑戰(zhàn)是從小部件轉變到飛機結構中使用的大型部件，這一轉變已經開始。下一個挑戰(zhàn)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，只能用于一種(或一個系列)飛機的裝配?？茖W家們研制了能夠在復雜組件上與人類協(xié)同工作的小型機器人“cobot”，德國夫瑯和費研究所也開發(fā)了可以在工廠車間自行移動、制造飛機精密結構的移動機器人，為未來的自動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力學和推進器一樣對航空必不可少。地面上，人們使用機器學習從數據中提取知識，但帶寬競爭意味著人工智能將不得不離開地面，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執(zhí)行能力的關鍵推動因素。