航空周刊介紹10項可重塑航空航天領域的技術
2018年7月7日，美國航空周刊刊登了記者格雷厄姆·沃里克（Graham Warwick）的文章，梳理了未來對航空航天領域可能有重大影響的技術，本號對其進行了翻譯，供讀者參考。
在過去的幾十年中，美國的高超聲速技術研究時斷時續，致使原來對中俄的技術優勢消失殆盡。而就在最近的兩年中，美國軍方已經完成了對高超聲速技術從忽視到重視的轉變。現在美國至少有三個高速打擊導彈項目在研，而針對敵方高超武器的防御需求也迫在眉睫。DARPA的火箭加速“戰術助推滑翔彈”和超燃沖壓動力吸氣式高超武器概念驗證機將于2019年試飛，洛克希德·馬丁公司火箭動力高超聲速常規打擊武器計劃于2022年裝備美國空軍。如果這個勢頭得以繼續，對可重復使用系統的地面和飛行試驗也有推動作用。
◆圖片來源：雷神
隨著多款樣機的試飛，以及更多可靠程度各異的項目獲得成功，電動垂直起降（eVTOL）正在升級。但實現穩定飛行將要求空中出租車部門展現出高安全性和低噪音，并克服從飛機認證和制造到空域整合和基礎設施發展的挑戰。但隨著優步2020年演示飛行的目標越來越近，大量的資金和幾個主要參與者已經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公司。
◆圖片來源：Kitty Hawk
與航空燃油相比，當前的電池儲能能力有限，但航空業感興趣是其降低能源成本和排放的潛力。不僅對于推進是這樣，飛機上應用清潔、安靜輔助動力的潛力使制造商能夠探索當今小型渦輪機的替代品，例如燃料電池。NASA正在研究通過改造煤油為固體氧化物燃料電池產生氫氣的系統。它還在探索未來可用的技術，從更安全、高能量密度的鋰空氣電池到流體電池，后者可像使用燃油一樣使用帶電液體。
◆圖片來源：賽峰
無人機飛行即將突破限制，從檢查數英里的鐵路軌道和勘察1平方英里的農田，到繪制礦區地圖和快遞包裹。超越操作員視線（BVLOS）的飛行能力有望釋放無人機真正的商業潛力。從加拿大和美國到瑞士和英國，以及更遠的澳大利亞和日本，各種試點項目正在幫助BVLOS開發技術和運行方法及制定法規和政策。涉及的范圍既包括在城市環境中的短距飛行，也包括在國家空域的長距離飛行。
◆圖片來源：BNSF（譯者注：全美第二大鐵路運營企業）
小型無人駕駛飛機的威脅正在推動高科技響應，因為定向能武器作為一種具有成本效益的對策迅速從實驗室到現場測試和潛在部署。由于每次射擊成本低，并且只要有電力就能保持射擊，高能激光器看起來可能首先用于抵抗廉價無人機，而高功率系統則完全可以攔截火箭和巡航導彈，然后可用于戰斗機、特種武裝直升機自衛，最終將用于在推進階段擊落彈道導彈。
◆圖片來源：雷神
隨著銥星新的低地球軌道通信衛星群中剩余的衛星完成發射（這些衛星載有Aireon公司的廣播式自動相關監視（ADS-B）有效載荷），天基空中交通監視系統在年底前將投入使用。計劃于2019年初在北大西洋開始運行試驗。在五個空中導航服務提供商和其他人的協議的支持下，Aireon公司將提供全球飛機跟蹤和緊急定位。Aireon公司并非孤軍奮戰，Aerial＆Maritime計劃從2021年開始使用GomSpace的納米衛星提供基于太空的ADS-B。
◆圖片來源：FlightTracker24/GomSpace
小型衛星首先出現，但是小型衛星發射器初創公司正在迅速發展，以提供一種到達低地球軌道的更具成本效益和便捷的途徑，而不必搭載該行業的大型助推器。火箭實驗室的“電子號”（Electron）已經完成發射，Virgin Orbit希望在夏季末推出其“發射器1號”（LauncherOne），Vector希望在2018年底從阿拉斯加的科達克島進行首次軌道飛行。在此商業活動的基礎上，DARPA將為2019年末舉行的競爭挑戰賽提供最高1000萬美元的獎金，該比賽要求從兩個地點發射兩個有效載荷，且僅提前幾天通知。
航空航天在采用增材制造方面面臨兩大關鍵挑戰：第一個是從低強度聚合物部件轉向高強度金屬，這種轉變正在進行中，目前3D打印的鈦元件安裝在空客和波音的飛機上；第二個是從當前可以生產的小部件轉向飛機結構中使用的大型部件，這種轉變剛剛開始。接下來的挑戰是重新構想如何設計組件，這需要設計師使用新工具和新思維。之后呢？增材制造的纖維增強復合材料和3D打印空間（3D printing space。原文如此，可能有兩種理解，一是可以消除重力影響的太空3D打印，另一個是突破目前3D打印操作空間的限制）已經在不斷發展。
◆圖片來源：Norsk Titanium（NTi，挪威金屬3D打印公司）
機器人通常用于飛機裝配，提高大型結構的鉆孔和緊固的速度和可重復性。但是這種機器是不靈活、不可移動的傳統設計，用于在一種或同一系列飛機上執行一項任務。從兩個項目中可以瞥見自動化技術的未來：一個是cobots的演示，這種小機器人能夠與人類一起在大型復雜組件上開展工作；另一個是德國弗勞恩霍夫研究所的移動機器人，它可以在工廠車間地板上自行移動，對所到之處的飛機結構進行精密加工。
◆圖片來源：德國弗勞恩霍夫生產技術和應用材料研究所
自主和人工智能（AI）對航空將像空氣動力和推進一樣必不可少。人工智能正在扎根地面，機器學習正在應用于從數據中提取知識，但帶寬的競爭意味著人工智能將不得不從數據中心轉移到飛機上——與收集用于分析和使用的數據的傳感器共處。邊緣計算——芯片上的低功耗超級計算機和大型板載數據存儲也將成為日益增強的自主飛行和任務能力的關鍵推動因素。
?圖片來源：DARPA
（航空工業發展中心 孫友師）
工程師必備
- 項目客服
- 培訓客服
- 平臺客服
TOP
