2020年航空航天技术亮点

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在剧烈动荡的2020年,全球的航空航天产业依旧在多个技术领域中硕果斐然。通过2020年的10个代表性技术亮点,以探寻航空航天的未来发展动向。

高  速

High Speed

超声速和高超声速是近年来的热点,军用和民用领域都在重点推进,众多项目在2020年都取得了瞩目的进展。2020年8月,美国空军的AFWerx创新部门向3家公司授予了小额合同,以探索未来的高速总统座机概念,分别是Boom(Ma 2.2)、Exosonic(Ma 1.8的低声爆设计)、Hermeus(Ma 5的涡轮冲压组合推进方案)。

自主性

Automony

无人时代正在加速到来,正在研制的无人机和有人机的无人化改装型号在2020年陆续飞上蓝天。美国Reliable Robotics和Xwing两家公司分别改装的无人化赛斯纳“大篷车”飞机成功进行首飞。两家公司都计划将“大篷车”无人驾驶飞机投入支线货运业务。此前,Reliable Robotics公司改装了一架赛斯纳172飞机以演示无人操作,而Xwing公司开发的基于视觉的探测与避撞系统已在贝尔APT-70货运无人机上在美国国家空域系统(NAS)中进行了试飞。

人工智能

Artificial Intelligence

在美国国防预研局(DARPA)于2020年8月举行的“阿尔法狗斗”(Alpha dogfight)空战模拟对抗中,苍鹭系统公司(Heron Systems)开发的“法尔科”(Falco)人工智能算法以5:0击败了一名经验丰富的战斗机飞行员。11月18日,美国Red6公司与EpiSci公司在一次试验中共同完成了世界上首次真正的飞机与人工智能(AI)驱动的虚拟战斗机之间的空战,这是近年来人工智能技术在空战领域发展的关键一步,该试验是美国空军“增强现实训练”的一部分。

无人机快递

Drone Delivery

新冠疫情的到来加速了全球无人机快递的发展。美国联邦航空局(FAA)的无人机系统集成试点项目于2020年10月结束,该项目促成了第一批FAR 135部无人机货运公司的成立,并推动无人机在医疗物品运送、医院之间样本运送和向社区提供COVID-19测试包等任务中大显身手。这批FAR135无人机货运公司包括UPS的子公司Flight Forward和谷歌的姊妹企业Wing,而FAA后续的Beyond计划已经启动,以进一步推进商业无人机的运营。

增材制造

Additive Manufacturing

霍尼韦尔在2020年8月宣布达到一项行业里程碑——制造出第一个增材制造的飞行关键部件,且经认证后将在发动机中使用。该轴承座最开始是铸件,是已停产的ATF3-6发动机的主要结构部件,ATF3-6发动机为少数仍在飞行的达索“猎鹰”20G飞机提供动力,由于零件的需求量不大,生产成本很高。

超高效概念

Ultra-Efficient

2020年,两架超高效概念客机完成了缩比飞行。它们分别是空客的Maveric混合机翼-机身构型(图左),有望比传统的单通道客机节省20%的燃料;以及荷兰代尔夫特理工大学的Flying-V无尾飞翼布局(图右),预计比空客A350宽体飞机节省20%的燃料,因其表面积更小,所以阻力更小。

高高空

High Altitude

德国电信在2020年使用一架H3Grob G 520NG研究飞机,在13.7km的高空提供4G LTE连接。德国电信计划与合作伙伴“平流层平台”(Stratosphere Platform)公司一起,推进氢燃料电池动力无人机的研发,以为偏远地区提供高带宽通信空中平台。2020年10月,HAPSMobile公司在其太阳能无人机Sunglider的平流层试验中,测试了LTE载荷,可为偏远地区提供互联网连接服务。

氢动力

Hydrogen Propulsion

2020年9月25日,ZeroAvia公司的一架改装为氢燃料电池动力的6座派珀“马利布”(Malibu)飞机,从英国克兰菲尔德机场起飞,完成了英国有史以来第一次符合商业飞行标准的电动飞行,使氢燃料推进技术又向前迈进了一步。空客也发布了自己氢动力飞机概念,并在10月与德国汽车燃料电池供应商ElringKlinger成立了一家合资公司,开发零排放氢燃料飞机技术。

混合动力

Hybrid-Electric

混合动力推进技术在2020年继续向前推进。美国安飞(Ampaire)公司生产出第二架能搭载3名乘客的电动EEL飞机原型机(图左),在夏威夷地区的支线航空公司莫库勒(Mokulele Airlines)的航线上试飞。法国公司VoltAero使用“卡西欧”-2(Cassio)系列中最大的10座飞机(图右),测试其800hp动力系统。这两型无人机系统都把内燃机增程器与电池和电动机结合起来,以达成减少油耗、排放和噪声的效果。

尾流冲浪

Wake Surfing

2020年,空客利用两架A350进行编队飞行试验,演示后机在前机的翼尖涡上冲浪并从尾流中获取能量,从而减少5-10%的燃油消耗。该试验的合作方包括航空公司和空管服务提供商,计划于2021年在海洋上空进行下一步试验。

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