盘点近十年来航空航天领域创新技术的重大突破

在过去的十年中，航空航天技术取得了长足的进步，新技术总是不断涌现。每年都有令人兴奋的新趋势出现，因此很难记住已经发生的重大变化。本文回顾了过去十年航空航天业中最重要的焦点事件。

焦点一：增材制造技术突飞猛进

尽管增材制造不是十年来的新事物，但在过去的十年中，增材制造应用领域迅速上升。增材制造通过形成成百上千个层来“印刷”三维零件，从而完成了航空航天零部件的制造。在2000年代，增材制造是一种新颖的技术。但是，随着技术的进步，增材制造现已用于使用包括金属和聚合物在内的多种材料来制造航空航天零部件。增材制造使工程师和航空航天制造商可以创建极其复杂的零件，而这些零件可能无法通过传统的减法方法来制造。使用增材制造工艺制造的这些复杂零件可以减轻重量，提高性能并提高发动机的燃油效率。

焦点二：碳纤维、石墨烯等新材料大量应用

在过去的十年中，航空航天业采用了几种新材料，这些新材料正在改变航空航天船的设计方式。在过去的几年中，航空研究人员和制造商越来越多地朝着复合材料的方向发展。波音公司发布了787 Dreamliner飞机，彻底改变了商用飞机。该飞机的机体由大约50％的碳纤维和其他复合材料组成。像787 Dreamliner所使用的复合材料，以及在其他飞机制造商和模型中使用的复合材料在某些情况下，与由不锈钢、铝和钛制成的传统部件相比，具有更大的优势。这些优点包括减轻重量、改善的耐腐蚀性和在某些情况下改善的机械性能。航空航天材料领域的另一个令人振奋的新发展是使用石墨烯等纳米材料。石墨烯是一种极薄的材料，可用作其他材料的涂层，具有出色的耐腐蚀性和导电性。石墨烯在航空航天工业中的潜在应用包括可大大改善电气设备使用寿命的电气部件涂料和可用于通过电传输快速为飞机和其他航空航天器除冰的翼型涂料。

石墨烯结构

焦点三：火箭实现可重复使用

十年来，航空航天业最激动人心的创新之一就是将火箭用于太空探索。私人太空探索公司SpaceX在2015年成功完成了Falcon 9火箭的软着陆，这是有史以来第一次可重复使用的火箭软着陆。Falcon 9火箭在2017年成功进行了第二次发射，2018年成功发射了第三次。

Falcon 9号（猎鹰9号）发射升空

Blue Origin等其他公司也在开发自己的可重复使用火箭。可重复使用的火箭之所以如此重要，是因为它大大降低了太空探索的成本。传统的一次性火箭耗费数万个工时和数十亿美元。在过去的几十年中，没有用于软着陆和重新捕获火箭的技术，但是现在，它们有潜力成倍地发展太空探索和太空娱乐产业。

焦点四：完成太阳能飞行

通常，航空航天飞船依靠火箭发动机、喷气发动机和螺旋桨发动机来执行任务，并且始终以化石燃料的燃烧为动力。但是，近年来，人们一直在推动太阳能飞行。

2016年，完全由太阳能提供燃料的飞机完成首次环球旅行。进行了不朽旅程的飞机Solar Impulse 2（太阳动力2号）于2015年3月离开阿布扎比。尽管预计该飞机将在那个夏天晚些时候完成飞行任务，但它在7月份遇到了与电池有关的问题，被迫留在夏威夷直到2016年。尽管如此，Solar Impulse 2于2016年7月回到阿布扎比时完成了环球旅行。它飞行了大约550小时，其中一些是在夜间使用电池供电的，该电池在白天由安装在飞机表面的太阳能电池供电。

该项目于2003年开始；它由Bertrand Piccard在AndréBorschberg的协助下开始，在热气球中完成了环球旅行之后。尽管这架飞机需要特别注意才能完成整个旅程，而且该技术尚未准备好大规模使用，但太阳动力2强调了用航空航天领域的可再生能源可以做的事情的可能性。

展望未来：不需要燃料或运动部件的飞机？

虽然完全由太阳能提供动力的飞机给人留下了深刻的印象，但没有活动部件飞行的飞机听起来却是不可能的。这并没有阻止MIT的一组研究人员，该团队于2018年完成了没有螺旋桨、涡轮机或其他动力部件的飞机的首次飞行，飞机使用离子风飞行。

受《星际迷航》系列太空飞船的启发，史蒂文·巴雷特教授和他的团队设计并制造了一个小型原型飞机，该飞机使用机载电气系统使飞机附近的空气分子电离。该电离是通过车载电池电源和导线执行的，该导线在平面的背面带负电，在平面的正面带正电。空气分子的电离使它们运动，从而产生飞行所需的空气运动。与上面提到的Impulse 2相似，该技术目前尚未准备好进行规模扩展，但是它确实指出了未来航空航天工业的可能性。

文章来源：碳纤维及其复合材料技术

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