當萊特兄弟完成了人類歷史上首次持續的、可操縱的動力飛行時,他們恐怕不會想到,100多年之后,飛行會這樣深刻地改變了人類的生活方式。
100多年間,多少被視為天馬行空、靈光一現的想法和點子變為了現實。和所有高科技行業一樣,創新是航空業發展的不竭動力。每一項創新的實現都是艱難的,但對“更加完美”的渴望讓航空人從未停下努力的腳步。因為他們深知,只有創新才能點亮這個行業的未來。
6月12日,在空客的“創新日”活動上,空客的高層向來自全球的200名媒體記者分享了其最具前瞻性的創新技術。這些技術代表了民機制造業最新、最先進的研究成果,有的已經開始嘗試性地在民機生產中應用,有的還僅僅停留在概念范疇上。但是我們毫不懷疑,也許在不久后的某一天,這些技術就如同我們在飛機上調節空調風速大小一般,平常。
機器人參與未來飛機組裝
“創新日”活動現場,一個金屬機器人吸引了很多媒體記者的眼球。“他”正在“專注地為飛機安裝零件”。迅捷、標準化的操作讓人絲毫不懷疑它的工作效率和水準。
事實上,這是空客將名為“飛機組裝的未來探索”(FUTURASSY)的項目成果搬到了活動現場。這個項目在位于西班牙加迪斯的空客PuertoReal工廠進行,使用兩臺人形機器人來承擔飛機組裝過程中的重復性工作,從而讓擁有更高技能的工人投入到價值更高的工作中去。
空客希望尋找一種統一的飛機組裝機器人解決方案,可以應用于分布在不同地區的空客工廠。FUTURASSY由空客主導,并有一些西班牙當地企業參與其中。該項目主要在以下兩個領域進行相關探索和研究。
第一個領域被稱為“空客機器人技術標準單元”:其目的在于為航空組裝領域提供標準化的機器人解決方案,該方案同時還要兼顧到節約成本、高靈活性、多功能性以及獨立性等特質。
另一個領域被稱為“協作機器人”:空客探索將擁有雙臂的人形機器人應用于和人類一樣的工作環境中,它們將和人類共享工具和生產資源,協同工作。
該機器人的制造工作由日本川田工業株式會社(Kawada)完成,首臺機器人已抵達PuertoReal工廠,它將被應用于A380方向舵組裝工作站。
3D打印快速制造非標準化零件
空客正在研究的另一個項目是通過使用疊層制造(ALM)技術(3D打印技術)來避免出現工作的遺漏。一般來說,在總裝工作階段,如果發現有一個零部件缺失,那么會帶來很大的麻煩,并且需要花費大量時間和金錢來彌補這個失誤。3D打印技術剛好能被應用于快速制造少量的缺失或非標準化零部件。目前,空客項目團隊正在研發一個能在24小時內生產出定制化零部件的車間。
業內人士公認,3D打印技術在航空制造領域的諸多優勢,尤其是在設計自主性和環保方面的優勢,滿足了航空業可持續發展的最終目標。這些技術可以幫助航空制造商減少工裝模具的使用,在生產少量樣件時,設計也可以更加靈活,這使得生產零部件的固定投入成本大幅下降。
此外,對于大型復雜構件,3D打印可以實現零部件一次成型,這不僅增加了零部件的強度,同時也減輕了零部件的重量。
據空客介紹,目前他們已經可以通過3D打印技術生產一些塑料零件,到2015年年末,他們將可以通過3D打印技術生產通過認證的鈦零件。隨后,還將推出鋁零件和超合金零件。
在中國,空客與西北工業大學也簽署了合作協議,共同探索3D打印技術在航空領域的應用。該項目重點研究激光3D打印技術在飛機部件制造中一次打印成型、減少加工余量以及材料在成型過程中變形等難題。西北工業大學凝固技術國家重點實驗室將承擔樣件制造,空客將承擔樣件的測量和評估工作。
綠色滑行系統減少發動機使用時間
一般來說,燃油成本占航空公司直接運營成本的30%~50%。當單通道窄體飛機在日益擁擠的機場地面滑行時,其所消耗的燃油最高占到了短程機隊總體燃油消耗的6%。全球短程飛機每年在滑行中所消耗的燃油總量超過500萬噸。
為此,空客與霍尼韋爾、賽峰集團共同研發和推出了一項創新的飛機滑行系統——綠色電動滑行系統(EGTS),它可以通過降低燃油和與滑行相關的成本來提高航空公司的運營效率。
此項技術使飛機在滑行期間無需使用主發動機動力,改為以飛機自身的電力系統驅動自主滑行。與混合動力汽車在低速行駛時使用電力的原理相似,綠色電動滑行系統將顯著減少飛機在滑行期間使用主發動機的時間,進而在每次飛行班次中降低多達4%的燃油消耗。
綠色電動滑行系統可減少噪音污染、碳及氧化氮的排放,同時緩解登機口和停機坪的擁塞現象,提升起飛準點率。該系統預計于2016年投入市場,可幫助每架飛機每年節省超過20萬美元的花費。該系統將取代飛機牽引車,在不使用主發動機的情況下將飛機推離登機口,并滑行至起飛點。
由于飛機主發動機的最佳使用狀態是在飛行狀態下而非滑行期間。因此,飛機在地面滑行時,會造成與功率不成比例的燃油浪費。中短程飛機每天的滑行時間最多長達2.5個小時,綠色電動滑行系統可幫助每架飛機每天節省大約600公斤的燃油量。
此外,每個由綠色電動滑行系統驅動的飛機機輪均配有一套控制系統,使飛行員可以在滑行期間操控自如,完全掌控飛機的速度及方向。該系統還能幫助減少發動機和剎車片磨損,并將外來物對發動機渦輪造成損傷的風險降到最低。
智能化車間減少潛在錯誤的發生
目前,智能手機在空客工廠中的應用并不廣泛,但是得益于未來工廠的“智能化車間”,數字技術將隨處可見。該智能化車間通過使用智能化生產方式來快速獲取并記錄數據,并減少潛在的錯誤。
空客有一套被稱為“智能化生產”的研究項目,目前正在研發數據格式、信息交流等模塊和一個包含軟、硬件的電子商店,以及這些工具在整個工廠中的應用。
這個項目還專注于如何使生產過程變得更流暢,通過使用手指和眼神跟蹤、聲音控制或者是通過3D圖像來展示工作指令,以實現與生產過程的互動,同時解放工人的雙手。
據介紹,電子商店的概念是受到智能手機App和支持硬件的啟發,使用者可以通過App和支持硬件來個性化定制其智能手機。如果工程師們足夠聰明,那么這項技術將使得實驗室和各家公司能研發與工廠流程相兼容的硬件或應用程序,就像全球的軟件開發商不斷地給蘋果公司和谷歌公司的應用商店供應新的應用程序一樣。
(審核編輯: 小王子)
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