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【航空航天】航空領域先驅者談先進復合材料在航空領域的演變歷程

?? 日期:2022-09-03???? 來源:中國復合材料工業協會????瀏覽:214????
核心提示:林登-布魯是一位航空先驅者,其
 林登-布魯是一位航空先驅者,其在航空航天業積累了深厚的履歷。包括Beech飛機制造公司首席執行官、Raytheon公司董事、Lear飛機有限公司首席執行官、Gates Lear噴氣機公司執行副總裁兼總經理以及Spectrum航空總經理等?,F任圣地亞哥通用原子公司副主席及企業所有者。
 
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近日,布魯先生接受了CM雜志采訪,分享了關于復合材料演變和航空航天未來發展的想法。
 
復合材料—航空領域里更好的方式
 
布魯先生表示,與所有金屬--鋁、鈦、鋼比,復合材料的物理特性非常引人注目。而其最大的優勢就是擺脫了緊固件。這就是飛機制造能夠減輕重量和節省勞動力的地方。
 
在采訪過程中也講述了其在lear公司的經歷過程。Lear公司早期制造飛機,基本采用鋁合金。當你走進工廠后,就會聽到你會聽到當你鋁和鉚釘槍制造飛機的嘈雜聲。當你看到它的勞動強度時,就會夢想未來一定有更好的生產方法替代。而在復合材料方面的工作開展就是更好的方法。
 
后來布魯先生參觀了俄亥俄州的[Learjet]Aeronca工廠,了解他們噴氣機的反推器。在這個過程中,看到此工廠為707或747飛機制造了一個復合襟翼軌道整流罩。那個部件非常大,大約是他們噴氣機機身的大小。事實上,其形狀很像他們的噴氣機機身??吹剿麄兪侨绾沃圃鞆秃喜牧?,想到自己工廠,聽到鉚釘槍的聲音,看到在材料上吹孔和裝上鉚釘的困難,以及所有的質量控制因素,這對布魯先生而言是一個相當大的啟示。
 
這是一個將現有技術與需求相匹配的問題。在這種情況下,布魯先生認為Lear噴氣機需要一種更經濟的25型[高速商務噴氣機]版本。在公司內成為第一批將小翼應用到Lear飛機上的人。Learjet的優勢是能夠增加機翼面積的長寬比,并以更小的推力來實現。
 
采用新技術
 
在渦輪螺旋槳飛機是我們使用了第一代復合材料。我們基本上是在嘗試用復合材料制造金屬部件。在這之前,已經用復合材料做了一個起落架艙門。但做整個飛機的想法是一個巨大的挑戰與進步。第一代產品中,制造CFRP部件時,會在實際過程中發現鋁的大部分缺點以及復合材料的少量優點。因此,就會尋求更好的解決方案。
 
第二代是蜂窩狀夾層板,這是在Beech公司星際飛船項目中使用的技術。蜂窩狀夾層板很好,但沒有得到應有的減重效果,而且還有其他問題。三明治板在許多方面都很好,但它們也有很多局限性。
 
第三代是產品是787所做的,比蜂窩狀三明治板的技術有了極大的改進。在787飛機努力用復合材料制造整個機身之前,蜂窩狀夾層板已經被用于一些大飛機的垂直穩定器。
 
787只是一架更好的飛機。除了復合材料之外,它的主要優勢之一是與同樣大小的777相比,緊固件的數量減少了100倍。當你把組裝飛機的東西減少100倍時,可以節省大量時間,避免你在材料上鉆孔時遇到的問題。
 
下一代復合材料
 
在第四代中,緊固件有可能再減少10倍,這將使你的緊固件比傳統鋁材少1000倍。這就是我們使用spectrum公務機上所做的。它還沒有完成或認證,但它有很大的前景。而且,它取代了緊固件,主要依賴于共固化—在固化過程中制作大型部件,使其均勻地組合在一起。
 
也許第五代將開始更多地使用熱塑性塑料。熱塑性塑料具有較低的擊穿系數和在非常高的溫度下將結構焊接在一起的能力優勢。這使你在組合部件時的完整性比共固化或粘合好得多。我不能說熱塑性塑料已經準備好在所有方面進行競爭,但在這方面有很大的前景。
 
人工智能和無人機
 
人工智能是我們現在生活中離不開的一個因素。許多事情都由人工智能促成,比如你在汽車駕駛中得到的各種警告,主要是安全因素的提醒。因此,人工智能將會是在航空航天領域里一個日益增長的因素。
 
簡單來講,如果你依賴人工智能,你就有可能消除飛行員的工作量—甚至可能最終完全消除飛行員工作量。當你考慮到可能85%的飛機事故是由于飛行員失誤造成的,如果你擺脫他們,你可能會增加安全系數。當然這只是極限假設。但是,如果飛行員在接近最低限度的時候降落噴氣機,我還是希望有自動駕駛。有了人工智能,自動駕駛儀可以比飛行員自己做得更準確。
 
軍事是先進復合材料的另一個巨大應用。我們的 "捕食者 "無人機之所以如此高效,是因為它們很輕,而且我們能夠在不加油的情況下飛行長達48小時,這是一個了不起的成就。我認為我們剛剛開始看到無駕駛飛機的活動,在各種版本的軍事行動中,我認為可以以更低的成本進行。
 
為未來飛機提供燃料
 
燃料的問題--氫氣、電力或碳氫化合物,這仍然是非常懸而未決的問題。我認為所有的燃料都有其存在的價值。但我也相信,二氧化碳因素作為一個問題被高估。事實上,二氧化碳是使你在我們的生活中看到的一切都變綠的因素。它對植物生命至關重要。它對所有的生命都是必不可少??諝馕廴镜膯栴}主要是碳微粒,而不是二氧化碳。
 
即便如此,氫氣是一種天然燃料,宇宙中也有大量這樣的燃料。當然,電能也有其優勢。但是,在液體燃料,即噴氣燃料中的能量--你可以得到的能量至少是你用電池所能得到的20倍,甚至可能高達50倍。電池將繼續改進,但對于長航時飛機來說,這種技術還未出現。
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