航空制造业的五大趋势

Word文档航空制造业的五大趋势航空基础供应体系将发生巨变

3D打印市场。2021年8月，巴菲特宣布将以372亿美元收购精密铸件（PCC）公司，大举进军航空制造业。面对来自资本巨头的竞争，美铝（Alcoa）公司于9月做出分拆打算，加速向下游金属服务和加工企业转型，而该公司于2021年签署的90亿美元的在航空航天领域的中长期供货的合同成为其转型的关键。3D打印及非金属发动机将更进一步轴承，该组件直径达1.5m，是有史以来最大的民用航空发动机单个组件，而包含48个叶片的组件也采纳增材制造技术生产。2021年，GE公司对首个CMC材料的F414发动机低压涡轮叶片进行了试验，验证了其极强的耐高温柔耐久性力量，以及可广泛用于自适应变循环发动机和下一代商用发动机的潜力。GE公司还在GEnx上试验了将CMC材料用于燃烧室内衬的内外环、第一级高压涡轮隔热罩以及其次级高压涡轮导向器。GE公司还方案在美国本土建设碳化硅陶瓷纤维以及碳化硅陶瓷单向带的工厂，前者已得到美国空军的资金支持，目的是打破日本对该材料供应的垄断。2021年，有三件事情值得留意：一是澳大利亚联邦轻金属中心基于赛峰集团的设计，采纳增材制造生产了两台喷气发动机概念验证机；二是NASA的格伦讨论中心和兰利讨论中心携手霍尼韦尔公司等正在进行“以增材制造实现非金属燃气涡轮发动机”的项目，除了生产出进气道导流叶片、消声蜂窝衬垫等树脂基复合材料构件以外，还制造出了高压涡轮喷嘴等碳化硅陶瓷基复合材料构件；三是弗劳恩霍夫讨论所在整体叶盘增材制造讨论的基础上，提出了由增材制造转向数字光同学产的“生产2.0”概念。热压罐将被更多复合材料制造商抛弃过去一年，尽管大型飞机部件制造商还在不停购置大型热压罐以满意波音787和A350等飞机的制造，但同时已将研发的重点移向非热压罐材料与工艺。2021年3月，NASA开头对“拉挤棒缝合高效组合结构”（PRSEUS）项目验证件进行试验，目标之一就是为将来翼身融合体（HWB）飞机的非圆柱形复合材料增压舱室寻求创新的制造工艺，波音为此开发了低成本非弯曲织物预形件的可控大气压力树脂注射（CAPRI）工艺。4月，俄罗斯联合飞机制造公司旗下航空复合材料公司向伊尔库特公司交付了MS-21飞机第一套非热压罐制造的复合材料中央翼盒，该飞机的机翼蒙皮也由非热压罐制造，非热压罐工艺在小型飞机上已经特别普遍，但在大型民用客机主承力结构上使用还是第一次。同时，无需热压罐固化的热塑性复合材料的受关注程度也越来越高，例如，空客始终在欧盟框架方案下从事大型热塑性复合材料主承力结构制造的讨论。6月，庞巴迪公司与英国专业公司共同开发了一种新的热塑性复合材料托架，适用于飞机机翼、中央翼盒的液压托架，以及油箱的托架等，据称可比金属部件减重至少40%，将专用于庞巴迪C系列客机和公务机。11月，极光飞行科学公司公布了其研发的3D打印无人机，也是世界首架由3D打印的喷气动力飞机，飞机机体采纳了热塑性复合材料通过熔融沉积成型等工艺制造。热压罐工艺从诞生之日起就伴随着各种非热压罐工艺的竞争，随着非热压罐工艺开头抢占飞机主承力结构制造领域，以及热塑性复合材料的技术成熟、成本降低、甚至能够制造主承力结构，热压罐工艺将受到更多的挑战。2021年及将来几年，热压罐虽然还会是大型飞机主承力结构制造的主流，但其生存空间将不断被挤压，更多复合材料制造商将从经济性和交付周期的角度选择非热压罐材料与工艺，这将在复合材料设计、制造与供应链领域掀起新的变革。合材料构件以外，还制造出了高压涡轮喷嘴等碳化硅陶瓷基复合材料构件；三是弗劳恩霍夫讨论所在整体叶盘增材制造讨论的基础上，提出了由增材制造转向数字光同学产的“生产2.0”概念。智能技术大举进入飞机制造领域过去一年多，一些制造商已经展现了飞机装配向智能化迈进的过程。GKN公司在2021年完成的“结构技术成熟化”（STeM）项目基础上，与庞巴迪、势必锐（Spirit）、GE等合作伙伴，进一步完成“将来机翼结构使能制造技术的验证与集成”（VIEWS）项目，研发有市场前途的机翼设计、制造和装配技术，提升自动化和智能化水平。2021年7月，波音展现了“黑金刚石”项目，以推动基于计算机具体模型的工程。在其计算机具体模型中包含有每个部件的全部物理特性，并验证将更多的自动扮装配技术融入简单飞机结构制造中。2021年1月，波音获得了一项“机身全自动化制造工厂”的专利，其中包括了可移动智能的概念：6个装配单元将基于生产速度和订单分派任务，通过运输物料的自动导向车掌握工作流程和时间节点，一旦各就各位，可移动机器人将从等候区域进入装配单元开头工作。2021年5月，波音在其加油机装配线演示了一个增加现实的平板电脑工具，机械师可以通过平板电脑的摄像头看到现实世界中正在装配的扭矩盒单元，并可以通过增加视景技术看到指导他工作的数字化指导书、虚拟的零件和指示箭头。6月，Accenture公司向空客交付了一种可穿戴技术的产品，能够关心操作人员降低装配客舱座椅的简单度，节约完成任务的时间，目前该技术正在为A330客舱安装进行工业化。此外，10月美国数字制造与设计创新机构（DMDII）公布“自动装配规划”和“机械装配的自动公差安排”项目，两者的讨论成果被波音、洛克希德·马丁等应用后，将进一步提升飞机装配中的自动化和智能化水平。基于实时原位建仿照真的自适应加工，装配指令的自动化生成，基于先进测量和柔性、精益的自主扮装配，人与可移动机器人的协同工作，