航空航天公司Boom計(jì)劃推出含大量3D打印零件的超音速飛機(jī)XB-1

魔猴君  行業(yè)資訊   1481天前

航空航天公司Boom Supersonic首次推出了XB-1飛機(jī)，其特色是由3D打印機(jī)制造商VELO3D制造的大量增材制造零件。Boom的超音速?lài)姎鈾C(jī)在該公司位于科羅拉多州Centennial的機(jī)庫(kù)中推出，其中包括21種主要與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的3D打印組件。 VELO3D首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Benny Buller表示，在兩家公司的合作下生產(chǎn)的零件標(biāo)志著超音速旅行的可行性和3D打印零件的航空航天能力的“轉(zhuǎn)折點(diǎn)”。

Buller說(shuō)：“由于具有挑戰(zhàn)性的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)必須與卓越的耐用性和高溫要求相平衡，因此航空硬件特別難以用金屬3D印刷制造。 VELO3D的技術(shù)允許在最苛刻的操作條件下為任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用生產(chǎn)輕巧，復(fù)雜的設(shè)計(jì)。我們與BOOM的伙伴關(guān)系確實(shí)是金屬增材制造行業(yè)的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，而XB-1型超音速飛機(jī)則是航空業(yè)的一次變革。”

Boom Supersonic的XB-1飛機(jī)

Boom Supersonic成立于2014年，其既定目標(biāo)是再次使商業(yè)超聲速航空旅行成為現(xiàn)實(shí)。該公司的XB-1原型飛機(jī)正在開(kāi)發(fā)中，以作為概念驗(yàn)證，展示了其2.2馬赫（每小時(shí)1,687英里）的“序曲”客機(jī)的潛力，該飛機(jī)計(jì)劃在2030年投入使用。

XB-1是第一架自主研發(fā)的超音速飛機(jī)，其定制的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括3700多個(gè)零件，包括起落架，飛行控制執(zhí)行器和冷卻系統(tǒng)。為了解決建造其演示飛機(jī)的艱巨任務(wù)，Boom尋求了兩家老牌3D打印機(jī)制造商的幫助。

最初，Boom Supersonic與Stratasys合作，利用該公司的F370和Fortus 450mc 3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)了200多種與XB-1相關(guān)的工具，原型和測(cè)試臺(tái)零件。兩家公司達(dá)成了一項(xiàng)長(zhǎng)期協(xié)議，該協(xié)議超出了原型應(yīng)用的范圍，并且看到Stratasys的F900系統(tǒng)用于生產(chǎn)Boom的超音速飛機(jī)的最終用途零件。

在與Stratasys達(dá)成新協(xié)議后不久，Boom也開(kāi)始與VELO3D合作，為其客機(jī)開(kāi)發(fā)更多的最終用途零件。當(dāng)時(shí)，VELO3D聲稱(chēng)其Sapphire系統(tǒng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化以生產(chǎn)不帶支撐的大直徑零件，將能夠創(chuàng)建增強(qiáng)型航空航天部件，而幾乎不需要或無(wú)需進(jìn)行后處理。在使用VELO3D的機(jī)器進(jìn)行了一系列成功的資格認(rèn)證試驗(yàn)之后，兩家公司繼續(xù)生產(chǎn)各種3D打印零件，現(xiàn)在這些零件已安裝到Boom的XB-1原型中。

Boom Supersonic的XB-1（推出前兩個(gè)月攝）包括3700多個(gè)零件。照片由Boom Supersonic提供。

VELO3D的超音速3D打印組件

利用VELO3D的Sapphire系統(tǒng)，Boom能夠?yàn)槠湓蛧姎馐斤w機(jī)總共3D打印21個(gè)結(jié)構(gòu)，引擎和環(huán)境控制組件，其中一些組件的壁厚僅為0.02英寸。由于許多XB-1的3D打印零件都與引導(dǎo)空氣有關(guān)，包括葉片，風(fēng)道和百葉窗，因此它們必須狹窄而復(fù)雜，同時(shí)還應(yīng)具有較高的拉伸強(qiáng)度。

飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)零件的幾何設(shè)計(jì)包括高而薄的高縱橫比的薄壁，而傳統(tǒng)的焊接和鑄造工藝很難制造這種壁。同時(shí)，VELO3D的專(zhuān)有SupportFree打印過(guò)程可實(shí)現(xiàn)高度的設(shè)計(jì)自由度和質(zhì)量控制。結(jié)果，Boom能夠?qū)崿F(xiàn)其對(duì)飛機(jī)的愿景，而不必考慮諸如支撐之類(lèi)的設(shè)計(jì)約束。與Boom的設(shè)計(jì)工程師密切合作的VELO3D的Gene Miller強(qiáng)調(diào)，使用更常規(guī)的生產(chǎn)技術(shù)不可能實(shí)現(xiàn)XB-1的零件。

“ Boom為他們的新型飛機(jī)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了所有這些部件?！?Miller解釋說(shuō)。 “他們?yōu)橐龑?dǎo)流動(dòng)而創(chuàng)建的獨(dú)特類(lèi)型的幾何形狀（著重于減輕重量）無(wú)法通過(guò)鈑金或鑄造或其他任何方式完成。為了同時(shí)獲得復(fù)雜設(shè)計(jì)和減輕重量的好處，唯一的選擇是使用金屬AM。超音速飛行會(huì)帶來(lái)許多不同的現(xiàn)象，而您通常不會(huì)通過(guò)常規(guī)航空旅行看到這種壓力。據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)了解，同時(shí)還印刷了許多動(dòng)臂零件，以供飛機(jī)的重要發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域內(nèi)使用，包括可變旁通閥（VBV）系統(tǒng)的歧管，NACA管道和兩個(gè)分流器法蘭零件。 NACA管道通常用于高速飛機(jī)中以捕獲外部空氣，并將其引導(dǎo)到飛機(jī)中以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)艙，這使得零件在飛行過(guò)程中對(duì)飛機(jī)的安全至關(guān)重要。

3D打印“飛行關(guān)鍵”引擎組件

近年來(lái)，許多公司開(kāi)發(fā)了對(duì)飛行至關(guān)重要的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，即對(duì)飛機(jī)安全至關(guān)重要的零件，其中一些公司甚至獲得了其在商用飛機(jī)中的最終用途的認(rèn)證。例如，霍尼韋爾航空航天公司（Honeywell Aerospace）的3D打?。?/5軸承座已獲得聯(lián)邦航空管理局（FAA）認(rèn)證。該公司的飛機(jī)部件是Dassault Falcon 20G海上巡邏飛機(jī)中使用的ATF3-6渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。

Additive Flight Solutions（AFS）已與3D打印機(jī)制造商Stratasys和新加坡飛機(jī)專(zhuān)家SIA Engineering Company（SIAEC）合作，以獲得其零件的AS9100D認(rèn)證。該認(rèn)證表明，AFS的組件符合管理航空，航天和國(guó)防部門(mén)的嚴(yán)格質(zhì)量管理準(zhǔn)則。

在其他地方，俄羅斯國(guó)家支持的高級(jí)研究基金會(huì)（FPI）和聯(lián)邦國(guó)家統(tǒng)一企業(yè)（VIAM）對(duì)他們的全3D打印MGTD-20渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了飛行測(cè)試。該發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)無(wú)人飛行器進(jìn)行了測(cè)試，據(jù)報(bào)道該無(wú)人機(jī)的速度達(dá)到了154 km / h

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