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【航空科技】航空周刊介绍10项可重塑航空航天领域的技术
梅西 2018-07-27
导语

2018年7月7日,美国航空周刊刊登了记者格雷厄姆·沃里克(Graham Warwick)的文章,梳理了未来对航空航天领域可能有重大影响的技术,本号对其进行了翻译,供读者参考。

2018年7月7日,美国航空周刊刊登了记者格雷厄姆·沃里克(Graham Warwick)的文章,梳理了未来对航空航天领域可能有重大影响的技术,本号对其进行了翻译,供读者参考。

▍1、高超声速技术

在过去的几十年中,美国的高超声速技术研究时断时续,致使原来对中俄的技术优势消失殆尽。而就在最近的两年中,美国军方已经完成了对高超声速技术从忽视到重视的转变。现在美国至少有三个高速打击导弹项目在研,而针对敌方高超武器的防御需求也迫在眉睫。DARPA的火箭加速“战术助推滑翔弹”和超燃冲压动力吸气式高超武器概念验证机将于2019年试飞,洛克希德·马丁公司火箭动力高超声速常规打击武器计划于2022年装备美国空军。如果这个势头得以继续,对可重复使用系统的地面和飞行试验也有推动作用。

◆图片来源:雷神

▍2、航空电气化技术

随着多款样机的试飞,以及更多可靠程度各异的项目获得成功,电动垂直起降(eVTOL)正在升级。但实现稳定飞行将要求空中出租车部门展现出高安全性和低噪 音,并克服从飞机认证和制造到空域整合和基础设施发展的挑战。但随着优步2020年演示飞行的目标越来越近,大量的资金和几个主要参与者已经加入了城市空中交通的行列,包括空客,贝尔,波音和巴西航空工业公司。

◆图片来源:Kitty Hawk

▍3、可替代能源

与航空燃油相比,当前的电池储能能力有限,但航空业感兴趣是其降低能源成本和排放的潜力。不仅对于推进是这样,飞机上应用清洁、安静辅助动力的潜力使制造商能够探索当今小型涡轮机的替代品,例如燃料电池。NASA正在研究通过改造煤油为固体氧化物燃料电池产生氢气的系统。它还在探索未来可用的技术,从更安全、高能量密度的锂空气电池到流体电池,后者可像使用燃油一样使用带电液体。

◆图片来源:赛峰

▍4、无人机超视距飞行

无人机飞行即将突破限制,从检查数英里的铁路轨道和勘察1平方英里的农田,到绘制矿区地图和快递包裹。超越操作员视线(BVLOS)的飞行能力有望释放无人机真正的商业潜力。从加拿大和美国到瑞士和英国,以及更远的澳大利亚和日本,各种试点项目正在帮助BVLOS开发技术和运行方法及制定法规和政策。涉及的范围既包括在城市环境中的短距飞行,也包括在国家空域的长距离飞行。

◆图片来源:BNSF(译者注:全美第二大铁路运营企业)

▍5、激光反无人机技术

小型无人驾驶飞机的威胁正在推动高科技响应,因为定向能武器作为一种具有成本效益的对策迅速从实验室到现场测试和潜在部署。由于每次射击成本低,并且只要有电力就能保持射击,高能激光器看起来可能首先用于抵抗廉价无人机,而高功率系统则完全可以拦截火箭和巡航导弹,然后可用于战斗机、特种武装直升机自卫,最终将用于在推进阶段击落弹道导弹。

◆图片来源:雷神

▍6、天基全球飞机监测技术

随着铱星新的低地球轨道通信卫星群中剩余的卫星完成发射(这些卫星载有Aireon公司的广播式自动相关监视(ADS-B)有效载荷),天基空中交通监视系统在年底前将投入使用。计划于2019年初在北大西洋开始运行试验。在五个空中导航服务提供商和其他人的协议的支持下,Aireon公司将提供全球飞机跟踪和紧急定位。Aireon公司并非孤军奋战,Aerial&Maritime计划从2021年开始使用GomSpace的纳米卫星提供基于太空的 ADS-B。

◆图片来源:FlightTracker24/GomSpace

▍7、低成本发射技术

小型卫星首先出现,但是小型卫星发射器初创公司正在迅速发展,以提供一种到达低地球轨道的更具成本效益和便捷的途径,而不必搭载该行业的大型助推器。火箭实验室的“电子号”(Electron)已经完成发射,Virgin Orbit希望在夏季末推出其“发射器1号”(LauncherOne),Vector希望在2018年底从阿拉斯加的科达克岛进行首次轨道飞行。在此商业活动的基础上,DARPA将为2019年末举行的竞争挑战赛提供最高1000万美元的奖金,该比赛要求从两个地点发射两个有效载荷,且仅提前几天通知。


▍8、高强度金属、大部件3D打印技术

航空航天在采用增材制造方面面临两大关键挑战:第一个是从低强度聚合物部件转向高强度金属,这种转变正在进行中,目前3D打印的钛元件安装在空客和波音的飞机上;第二个是从当前可以生产的小部件转向飞机结构中使用的大型部件,这种转变刚刚开始。接下来的挑战是重新构想如何设计组件,这需要设计师使用新工具和新思维。之后呢?增材制造的纤维增强复合材料和3D打印空间(3D printing space。原文如此,可能有两种理解,一是可以消除重力影响的太空3D打印,另一个是突破目前3D打印操作空间的限制)已经在不断发展。

◆图片来源:Norsk Titanium(NTi,挪威金属3D打印公司)

▍9、航空制造+机器人技术

机器人通常用于飞机装配,提高大型结构的钻孔和紧固的速度和可重复性。但是这种机器是不灵活、不可移动的传统设计,用于在一种或同一系列飞机上执行一项任务。从两个项目中可以瞥见自动化技术的未来:一个是cobots的演示,这种小机器人能够与人类一起在大型复杂组件上开展工作;另一个是德国弗劳恩霍夫研究所的移动机器人,它可以在工厂车间地板上自行移动,对所到之处的飞机结构进行精密加工。

◆图片来源:德国弗劳恩霍夫生产技术和应用材料研究所

▍10、航空器+人工智能技术

自主和人工智能(AI)对航空将像空气动力和推进一样必不可少。人工智能正在扎根地面,机器学习正在应用于从数据中提取知识,但带宽的竞争意味着人工智能将不得不从数据中心转移到飞机上——与收集用于分析和使用的数据的传感器共处。边缘计算——芯片上的低功耗超级计算机和大型板载数据存储也将成为日益增强的自主飞行和任务能力的关键推动因素。

◆图片来源:DARPA

(航空工业发展中心 孙友师)

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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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