空客和波音就新一代機翼設計展開競爭：復合材料、可折疊、更長......

　　

　　當地時間7月4日，英國商業、能源和工業戰略部國務部長努斯拉特·加尼在英格蘭西南部為一家機翼技術工廠揭幕，該工廠將幫助空客設計和制造更長、更輕、更細、可折疊的機翼，助力實現更可持續的未來航空旅行。

　　

　　位于空中客車英國菲爾頓園區的全新機翼技術開發中心（WTDC）正式啟用，標志著空中客車進一步拓展其在英國的創新能力。該設施將用于為一系列機型和研究項目制造和測試樣件。

　　

　　

　　

　　據了解，該中心將通過使用最新技術和世界領先的原型樣件，進一步提高其機翼性能，幫助空中客車推進下一代飛機機翼的設計、制造和測試工作。

　　

　　為了向航空業到2050年實現凈零碳排放的目標邁進，除了發動機優化之外，使機翼變得更長、更薄并且更輕是提高燃油效率、減少二氧化碳排放的最佳途徑之一。“新的機翼技術開發中心將幫助我們把相關研究立足于實踐。作為由空客英國團隊領導的最大研究和技術項目，‘明日之翼’（WoT）是我們為下一代飛機機翼提供技術的關鍵元素。”空中客車菲爾頓園區、“明日之翼”項目負責人蘇·帕特里奇表示。

　　

　　他提到，“上周，我們在項目中取得了一個關鍵的里程碑，我們位于威爾士布勞頓的團隊完成了第二個機翼樣件的制造，順利交付給WTDC。它將在我們的航空航天綜合研究與技術中心（AIRTeC）進行結構測試。”

　　

　　據悉，機翼技術開發中心的啟用增加了空客在英國現有的研究和技術布局，其中包括位于布勞頓的先進制造研究中心（AMRC）、位于菲爾頓的ZEROe零排放飛機開發中心，以及航空航天綜合研究與測試中心（AIRTeC）。

　　

　　

　　

　　蘇·帕特里奇告訴記者：“我們的項目是為下一代空客飛機準備所需的技術，不管這種技術是什么。”

　　

　　與此同時，波音公司也在研究一種名為跨音速桁架支撐翼的機翼設計。據悉，這是一種由波音公司和NASA聯合開發的新型技術，目的是提高飛機的空氣動力學效率和燃油經濟性 。它利用桁架結構來減輕機翼的彎矩，提高機翼的升阻比和跨音速性能。

　　

　　這兩家飛機制造商對機翼設計和生產方法的任何選擇，以及飛機發動機的發展，都將影響到本世紀下半葉的客機方面的競爭。

　　

　　業內人士估計，空客公司在“明日之翼”項目上的支出將高達“數億美元”。官方的說法是，這項研究對任何項目都有好處，但所有人的目光都集中在單通道A320的繼任者身上。空客表示，這種機型可能在2035年至2040年之間推出。

　　

　　帕特里奇在談到一組演示模型時指出：“這是為未來的單通道機型做好技術儲備，因此是一種高生產率的產品。我們需要開發復合材料技術來減輕機翼的重量，但同時也要考慮到生產成本和生產效率。”

　　

　　目前，空客最暢銷的A320/321和競爭對手波音737的機身主要都是由鋁合金制成的，但設計師認為復合材料才是未來，不過，主要障礙是復合材料部件的生產成本更高。

　　

　　

　　

　　帕特里奇表示，空客正在與至少三家供應商進行談判，以降低成本并提高零件的生產效率。“物理學告訴我們，為了獲得更省油的機翼，它需要變得更長、更細，這意味著我們需要增加機翼的跨度。”

　　

　　帕特里奇拒絕透露空客何時會在其正在測試的數十種技術中做出選擇，但表示將準備好盡快推進新項目。當被問及新技術是否可以用于升級A321等現有機型時，帕特里奇回答：“理論上是的。”

　　

　　降低成本是空客“明日之翼”計劃的核心

　　

　　空客公司似乎熱衷于在未來的單通道飛機上使用碳纖維機翼。“明日之翼”計劃負責人曾表示，該計劃的目標是實現機翼主要結構由碳纖維構成，而單個部件可能由先進的金屬或熱塑性復合材料制成。

　　

　　“明日之翼”計劃的任務是開發一種生產方法，以降低單通道復合機翼的制造成本，使之與當今A321飛機的金屬機翼相匹配。此外，該系統需要在項目啟動兩年內支持每月60架飛機的產量，這是項目的關鍵目標。

　　

　　“明日之翼”計劃集中在三個主要領域：部件制造工藝改進，開發自動化程度更高的新裝配方法以及采用比現在“更模塊化”的方式完成機翼及其內部系統的集成。

　　

　　總體目標是減少工藝步驟、人工和零件數量。傳統上由單個金屬部件組裝而成的結構將作為集成單元制造，以簡化機翼組裝并減少緊固件的使用。在機翼內部，空客計劃降低系統復雜性，并在最終機翼裝配前盡可能地集成設備。在未來的設計中，生產人員不必在機翼集成過程中爬進油箱。

　　

　　

　　

　　“明日之翼”在2020年完成組裝的三個全尺寸演示件中的第一個用于結構測試，以驗證新的復合材料制造技術。該項目的參與者正在探索多種方法來提高碳纖維工藝的生產率，包括樹脂注入后干纖維沉積和高壓釜固化。研制的第二個演示件將是完全集成的機翼，用于驗證系統集成方法。研制的第三個演示件將在一定生產能力要求的條件下，掌握所選技術的真正生產能力。

　　

　　模擬已成為開發項目的核心工具，更重要的是，通過進一步探索制造工藝使項目得以改善。“明日之翼”計劃負責人表示，詳細的模擬使制造商能夠真正掌握研制過程中的機會。雖然碳纖維已經在航空航天領域應用了幾十年，但在大部分時間里，制造過程都是通過物理探索—實踐學習而發展起來的。直到最近幾年，模擬能力才得到充分發展，能夠詳細描述復合材料在制造過程中的行為，以及對成品部件性能的影響。

　　

　　在該計劃負責人看來，現有的復合技術仍然“相對不成熟”，有足夠的改進空間，而模擬是釋放這種潛力的一種手段。他表示，為了優化組件設計和制造工藝，需要模擬沉淀、樹脂流動、溫度等很多過程變量。

　　

　　英國NCC是“明日之翼”項目的主要研究結構之一，首席執行官理查德·奧德菲爾德表示，“明日之翼”項目的目標是開發一種高速商用的飛機機翼結構制造工藝，在幾乎所有可衡量的方面，該工藝都比目前的機翼制造技術好一個數量級。這意味著更好的自動化，更少的部件，更好的部件集成，更快的周期，更快的 NDI(C掃描無損檢測) 和更快的組裝。他表示“該計劃旨在實現飛機制造領域的根本性變革”。

　　

　　英國GKN公司結構專家兼技術總監表示，提供成熟的工藝，并將生產風險降至最低是該項目的核心。GKN公司為A400M軍用運輸機生產碳纖維翼梁，為A350飛機生產后梁和后緣組件。供應商的目標是在未來的任何單通道飛機項目上提供類似的工作包，并與其他供應商和研究機構一起參與“明日之翼”項目工作。過去，供應商對工作包進行投標，然后開發出所需的技術。現在這種方法行不通。客戶需要非常有信心供應商能夠控制流程。這就是為什么大型技術項目如此重要的原因。