改變航空航天產(chǎn)業(yè)的10項(xiàng)技術(shù)

改變航空航天產(chǎn)業(yè)的10項(xiàng)技術(shù)

一、 高超聲速技術(shù)加速發(fā)展（Hypersonic Acceleration）

圖片來(lái)源：NASA

美軍從忽視高超聲速到優(yōu)先考慮發(fā)展高超聲速武器，只用了兩年的時(shí)間?，F(xiàn)在至少有3枚高超聲速打擊導(dǎo)彈正在研制中。DARPA的火箭動(dòng)力“戰(zhàn)術(shù)助推滑翔系統(tǒng)”和超燃沖壓“高超聲速吸氣式武器概念”演示驗(yàn)證機(jī)將于2019年試飛。洛·馬公司的高超聲速常規(guī)打擊武器計(jì)劃于2022年交付空軍。若高超聲速項(xiàng)目獲得支持，將推動(dòng)可重復(fù)使用的系統(tǒng)開(kāi)展地面測(cè)試和飛行測(cè)試。

二、 航空器使用電力（Aviation Electrified）

圖片來(lái)源：KittyHawk

電動(dòng)垂直起降（eVTOL）市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展，已有6架樣機(jī)進(jìn)行了試飛，并開(kāi)展了多個(gè)可靠性不同的項(xiàng)目。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行，垂直起降航空器需要具有高安全性、低噪聲，并克服從飛行器認(rèn)證、制造到空域整合和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展等方面的諸多挑戰(zhàn)。隨著優(yōu)步2020年制造出演示驗(yàn)證樣機(jī)的目標(biāo)越來(lái)越近，大筆資金和幾家主要參與者已經(jīng)加入了城市空中交通的行列，包括空客、貝爾、波音和巴西航空工業(yè)公司。

三、 可替代能源（Alternative Energy）

圖片來(lái)源：Safran

與航空燃料相比，電池對(duì)能源的儲(chǔ)存效果雖然較差，但其降低能源成本和減排的潛力引起了航空產(chǎn)業(yè)的興趣。電池帶來(lái)的創(chuàng)新不僅是推力，它可以作為飛機(jī)上清潔、安靜的輔助動(dòng)力。制造商正在研究用燃料電池代替小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力。NASA正在研究通過(guò)重整煤油為固體氧化物燃料電池生產(chǎn)氫氣的系統(tǒng)。NASA未來(lái)還希望用更安全、能量密度高的鋰-空氣電池和利用帶電液體發(fā)電的液流電池為飛機(jī)供能。

四、 超越視線飛行（Going Beyond）

圖片來(lái)源：BNSF

無(wú)人機(jī)可以檢查鐵路、勘察農(nóng)田、繪制礦產(chǎn)地圖、運(yùn)送包裹。超越視線的飛行（BVLOS）能力有望釋放無(wú)人機(jī)的真正商業(yè)潛力。加拿大、美國(guó)、瑞士、英國(guó)、澳大利亞和日本等國(guó)正在開(kāi)展試點(diǎn)項(xiàng)目，為BVLOS開(kāi)發(fā)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)方案，制定法規(guī)和政策，無(wú)論這些無(wú)人機(jī)是用于短距離城市環(huán)境飛行還是長(zhǎng)距離國(guó)內(nèi)飛行。

五、 激光對(duì)抗無(wú)人機(jī)（Lasers Versus Drones）

圖片來(lái)源：Raytheon

隨著小型無(wú)人機(jī)的威脅臨近，一項(xiàng)具有成本效益的高科技對(duì)策是：讓定向能武器走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)和潛在部署。由于每次射擊成本低，并且只要保持供電就能繼續(xù)射擊，軍隊(duì)或?qū)⑹紫炔渴鸶吣芗す馄饕詫?duì)抗廉價(jià)無(wú)人機(jī)，而功率更高的系統(tǒng)經(jīng)完善則可攔截火箭和巡航導(dǎo)彈，戰(zhàn)斗機(jī)、特種武裝直升機(jī)，乃至在推進(jìn)階段擊毀彈道導(dǎo)彈。

 

 

六、 天基空中交通管理（Tracking From Space）

圖片來(lái)源：FlightTracker24-GomSpace

今年年底，銥星公司將完成新的低地球軌道通信衛(wèi)星星座剩余衛(wèi)星的發(fā)射，衛(wèi)星上將搭載Aireon公司的自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播（ADS-B）有效載荷。天基空中交通監(jiān)視系統(tǒng)計(jì)劃于2019年初在北大西洋上空開(kāi)始運(yùn)行試驗(yàn)。Aireon與五家航空服務(wù)供應(yīng)商及其他相關(guān)方簽有協(xié)議，將提供全球飛機(jī)跟蹤和緊急定位服務(wù)。Aerial & Maritime公司也計(jì)劃從2021年開(kāi)始使用GomSpace的納米衛(wèi)星提供天基ADS-B服務(wù)。

七、低成本發(fā)射（Low-Cost Launch）

圖片來(lái)源：Vector Launch

從事小衛(wèi)星發(fā)射的初創(chuàng)公司正在迅速發(fā)展，提供更具成本效益、更便捷的低地球軌道進(jìn)入方式?；鸺龑?shí)驗(yàn)室的“電子”火箭已完成試飛，維珍軌道公司計(jì)劃在夏末試射LauncherOne發(fā)射器，而Vector公司預(yù)期在2018年底在阿拉斯加進(jìn)行首飛。在上述商業(yè)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，DARPA舉辦了“快速反應(yīng)發(fā)射大獎(jiǎng)賽”，計(jì)劃于2019年底在兩座發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行間隔較短的兩次發(fā)射。

 八、 大型零部件增材制造（Large-Part Printing）

圖片來(lái)源：NorskTitanium

航空航天在增材制造方面面臨兩大關(guān)鍵挑戰(zhàn)，首先是從低強(qiáng)度聚合物零部件向高強(qiáng)度金屬的轉(zhuǎn)變。該轉(zhuǎn)變正在進(jìn)行中，3D打印的鈦元件已應(yīng)用于空客和波音生產(chǎn)的飛機(jī)。第二個(gè)挑戰(zhàn)是從小部件轉(zhuǎn)變到飛機(jī)結(jié)構(gòu)中使用的大型部件，這一轉(zhuǎn)變已經(jīng)開(kāi)始。下一個(gè)挑戰(zhàn)是重新構(gòu)想部件的設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)師需要使用新的工具和新的思維。

 九、機(jī)器人發(fā)展（Robots on the Move）

圖片來(lái)源：Fraunhofer Institute

機(jī)器人通常用于協(xié)助飛機(jī)裝配，可以迅速在大型結(jié)構(gòu)中鉆孔、緊固構(gòu)件，且重復(fù)性好。但這些機(jī)器人通常不靈活，不可移動(dòng)，只能用于一種（或一個(gè)系列）飛機(jī)的裝配。科學(xué)家們研制了能夠在復(fù)雜組件上與人類協(xié)同工作的小型機(jī)器人“cobot”，德國(guó)夫瑯和費(fèi)研究所也開(kāi)發(fā)了可以在工廠車間自行移動(dòng)、制造飛機(jī)精密結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人，為未來(lái)的自動(dòng)化指引了可能的方向。

十、機(jī)載AI（AI Inside）

圖片來(lái)源：DARPA

自主和人工智能將像空氣動(dòng)力學(xué)和推進(jìn)器一樣對(duì)航空必不可少。地面上，人們使用機(jī)器學(xué)習(xí)從數(shù)據(jù)中提取知識(shí)，但帶寬競(jìng)爭(zhēng)意味著人工智能將不得不離開(kāi)地面，從數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到飛機(jī)上，與收集數(shù)據(jù)的傳感器共置。邊緣計(jì)算（芯片上的低功耗超級(jí)計(jì)算機(jī)）和大型機(jī)上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也將成為日益增強(qiáng)的自主飛行能力和任務(wù)執(zhí)行能力的關(guān)鍵推動(dòng)因素。