復材制造技術(shù)變革
2015年3月，美國國家航空航天局（NASA）開(kāi)始對未來(lái)翼身混合體飛機概念的非圓柱形復合材料壓力艙驗證件進(jìn)行試驗，該驗證件由波音的非熱壓罐工藝制造。4月，俄羅斯航空復合材料公司交付了MS-21干線(xiàn)客機第一套非熱壓罐工藝制造的復合材料中央翼盒，該機機翼蒙皮也由非熱壓罐制造，這對大型民機而言還是首次。
熱塑性復合材料在承力部件中受青睞的程度越來(lái)越高�？湛屯嘎镀湓贏(yíng)350之前就已應用超過(guò)1500個(gè)零件，并一直在歐盟框架計劃下從事大型熱塑性復合材料主承力結構研究。龐巴迪公司公開(kāi)了一項新型熱塑性復合材料托架技術(shù)，適用于飛機機翼、中央翼盒以及油箱的液壓和燃油托架，可比金屬零部件減重至少40%。極光飛行科學(xué)公司公布了目前最快、最大的增材制造無(wú)人機，其機體采用了熱塑性復合材料，可通過(guò)熔融沉積成型等工藝制造出來(lái)。
2016年及未來(lái)幾年，隨著(zhù)技術(shù)成熟、成本降低，更多復合材料結構件制造商將從經(jīng)濟性和周期短的角度，選擇非熱壓罐材料與工藝，這將在復合材料結構件設計、制造流程以及原材料和制造裝備供應鏈中掀起新的變革。
發(fā)動(dòng)機研制概念顛覆
2015年2月，GE90-94B發(fā)動(dòng)機高壓壓氣機中采用增材制造的T25傳感器通過(guò)美國聯(lián)邦航空局（FAA）適航認證，成為首臺采用增材制造部件的現役發(fā)動(dòng)機，GE航空還在GEnx上試驗了增材制造的鈦鋁合金低壓渦輪葉片。
普惠公司表示，將在業(yè)界首次采用增材制造技術(shù)來(lái)生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機的壓氣機靜子和同步環(huán)支架。2015年6月，羅羅公司生產(chǎn)了有史以來(lái)最大的增材制造發(fā)動(dòng)機組件——“遄達”XWB-97發(fā)動(dòng)機直徑1.5米的鈦合金前軸承，組件包含的48個(gè)葉片也采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)。
陶瓷基復合材料（CMC）取得發(fā)動(dòng)機應用重要突破。2015年，GE航空通過(guò)F414發(fā)動(dòng)機低壓渦輪葉片成功試驗了世界上首個(gè)非靜子組件的輕質(zhì)、耐高溫CMC部件，展示了其極強的耐高溫和耐久性能力。與此同時(shí)，公司還在GEnx上試驗了燃燒室襯里的內外環(huán)、第一級高壓渦輪隔熱罩以及第二級高壓渦輪導向器。GE航空還將在美國本土建設碳化硅陶瓷纖維以及碳化硅陶瓷單向帶兩家工廠(chǎng)，前者將打破日本對碳化硅陶瓷纖維供應的壟斷。
此外，還有三個(gè)里程碑事件值得關(guān)注：
一是澳大利亞聯(lián)邦輕金屬中心采用法國賽峰集團的設計，完全采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)了兩臺噴氣發(fā)動(dòng)機概念驗證機。
二是NASA和霍尼韋爾公司等正在進(jìn)行的“以增材制造實(shí)現非金屬燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機”項目，制造出了CMC高壓渦輪噴嘴等一系列復合材料構件。
三是德國弗勞恩霍夫研究所在整體葉盤(pán)增材制造研究的基礎上，提出將傳統增材制造轉向新型數字光子生產(chǎn)的“生產(chǎn)2.0”概念。
2016年及未來(lái)幾年，增材制造和復合材料技術(shù)的成熟將顛覆現有發(fā)動(dòng)機設計和制造概念，甚至將導致主要采用增材制造或復合材料生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機出現，這就可以理解GE為何將增材制造和CMC等復合材料部件的技術(shù)能力牢牢抓在手中，因為這代表著(zhù)航空發(fā)動(dòng)機的未來(lái)。
飛機裝配智能化
2015年初，英國GKN公司表示將領(lǐng)導幾家業(yè)內企業(yè)進(jìn)一步完成歐盟“未來(lái)機翼結構賦能制造技術(shù)的驗證與集成”項目，研發(fā)有市場(chǎng)前景的機翼設計、制造和裝配技術(shù)，提升自動(dòng)化和智能化水平。
同年7月，波音展示了其“黑金剛石”項目，其目標之一是推進(jìn)基于模型的工程，驗證將更多的自動(dòng)化裝配技術(shù)融入復雜的飛機結構制造中。2016年1月，波音又獲得了一項“機身全自動(dòng)化制造工廠(chǎng)”專(zhuān)利，展示了基于自動(dòng)導向車(chē)和移動(dòng)機器人的自動(dòng)化、可重構、可移動(dòng)智能生產(chǎn)概念。
增強現實(shí)和可穿戴技術(shù)將使飛機裝配工人的技能得到革命性提升。2015年5月，波音在其加油機裝配線(xiàn)演示了一個(gè)增強現實(shí)平板工具，機械師可以看到現實(shí)世界中他正在裝配的扭矩盒單元，也可以看到數字化的指導書(shū)、零件和箭頭，以增強現實(shí)世界中的視野。6月，空客展示了一種可穿戴技術(shù)，能夠幫助操作人員降低裝配客艙座椅的復雜度，節省完成任務(wù)的時(shí)間。未來(lái)，這項技術(shù)將用于為A330客艙安裝座椅。
此外，2015年10月，美國數字制造與設計創(chuàng )新機構啟動(dòng)了“自動(dòng)裝配規劃”以及美國國防高級研究計劃局（DARPA）“自適應運載器”的后續項目——“機械裝配的自動(dòng)公差分配”，兩項研究成果被機構核心成員波音、洛克希德·馬丁、GE航空、羅羅公司等應用后，將進(jìn)一步提升航空裝配的智能化水平。
基于實(shí)時(shí)原位建模仿真的自適應加工，裝配指令的自動(dòng)化生成，基于先進(jìn)測量和柔性理念的自動(dòng)化裝配，人與可移動(dòng)機器人的協(xié)同工作等將是美歐航空制造商的幾個(gè)主攻方向。2016年及未來(lái)幾年，飛機裝配領(lǐng)域將率先實(shí)現智能技術(shù)的大規模應用，并延伸至其他制造以及設計領(lǐng)域。屆時(shí)，航空制造也將越來(lái)越“趨于前端”，越來(lái)越依靠“運籌帷幄”，航空工業(yè)的博弈將從“賽博空間”開(kāi)始就能夠分出勝負。
不可思議的新材料
洛克希德·馬丁使用一種名為“Beralcast”的材料降低了F35的制造成本。該材料是一種鈹鋁合金，剛度是鋁的4倍，而質(zhì)量只有鋁的1/5，預計該材料及其快速、高產(chǎn)的制造工藝將帶來(lái)30%?40%的成本降低。
德國MTU發(fā)動(dòng)機公司為普惠公司齒輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機（GTF）開(kāi)發(fā)的新型鈦鋁合金于2015年12月取得適航認證，該合金結合了鎳金屬和陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)，用于渦輪葉片設計可比現有鎳合金組件輕一半，極大優(yōu)化渦輪盤(pán)的設計，實(shí)現發(fā)動(dòng)機減重。
革命性新型金屬材料有望用于航空結構件制造。波音在2015年10月展示了世界上最輕的金屬材料，它是一種微晶格鎳磷合金，具有壁厚僅為100納米的中空管結構，比碳纖維還輕10倍，但非常堅硬，且壓縮50%后還能完全恢復，具有超高吸能能力。
2016年1月，美國雷神公司公布了一種超強輕質(zhì)結構金屬，材料主要由鎂組成，注入了密集且均勻分布的陶瓷碳化硅納米微粒，從而具有“創(chuàng )紀錄”的比強度和比模量，而且能夠批產(chǎn)。
2016年及未來(lái)幾年，基礎研究的突破和集成計算材料工程（ICME）的進(jìn)展，還將使得這樣的新材料不斷涌現。如果技術(shù)和制造成熟度的提升使其能夠實(shí)現產(chǎn)品應用，或將徹底顛覆當前航空產(chǎn)品設計及制造工藝。
供應鏈發(fā)生巨變
航空鈦合金供應市場(chǎng)風(fēng)云突變。2015年7月，美國鋁業(yè)公司在不到9個(gè)月的時(shí)間內完成對英國福瑞盛、德國TITAL和美國RTI國際金屬公司的收購，加速布局航空鈦合金以及增材制造市場(chǎng)。8月，巴菲特宣布將以372億美元收購精密鑄件公司，大舉進(jìn)軍航空制造業(yè)。面對來(lái)自資本巨頭的競爭，美鋁公司于9月作出拆分決定，加速向下游金屬服務(wù)和加工企業(yè)轉型。
航空復合材料供應市場(chǎng)集中度陡增。2015年12月，比利時(shí)蘇威公司斥資55億美元完成對美國氰特公司的收購，坐上航空復合材料原材料供應商次席。受此影響，2016年1月，業(yè)界老大赫氏公司也把一年前只收購了一半的英國Formax公司全盤(pán)買(mǎi)下。此外，2015年7月和8月，加拿大Avcorp工業(yè)公司和英國梅吉特公司分別提出了對德國SGL旗下Hitco公司和英國科巴姆公司復合材料業(yè)務(wù)的收購計劃，進(jìn)一步攪動(dòng)全球碳纖維復合材料結構件供應市場(chǎng)。
2016年及未來(lái)幾年，航空制造領(lǐng)域的基礎供應體系必將產(chǎn)生劇變，范圍更廣的整合、更深層次的重組，將成為航空制造產(chǎn)業(yè)格局轉變的重要里程碑，其結果很有可能是航空基礎材料及部件供應鏈的寡頭壟斷程度反超金字塔頂端的主承包商，甚至對未來(lái)產(chǎn)品研制的話(huà)語(yǔ)權產(chǎn)生重要影響。（文/劉亞威）
