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霍尼韦尔如何通过3D打印助力下一代飞行技术的开发

导读: 3D打印在霍尼韦尔的各项技术中正在扮演越来越重要的角色。

全球几乎所有商用、防务和航空飞机上均有霍尼韦尔航空航天集团各类产品和服务的身影。霍尼韦尔的涡轮增压器也被全球几乎所有汽车和卡车制造商所采用。航空航天集团旗下业务单元研发创新解决方案,以及飞机发动机、驾驶舱和客舱电子设备、空中无线网络连接、物流等技术和产品,以降低汽车和飞机油耗,提高航班准点率,提升飞行和跑道安全。

霍尼韦尔如何通过3D打印助力下一代飞行技术的开发

而有趣的是,3D打印在霍尼韦尔的各项技术中正在扮演越来越重要的角色。

3D打印推动下一代飞机技术进步

根据霍尼韦尔,早在2016年,巴西航空工业公司推出了新一代E-Jet系列飞机,这一系列的飞机配备了全球领先的创新客机驾驶舱。该驾驶舱基于霍尼韦尔航空航天集团业内领先的Primus Epic驾驶舱技术,该综合驾驶舱系统包括成套的硬件和软件解决方案,涵盖导航、通讯和显示系统,为巴航工业的这款最新型窄体中程客机提供多方位支持。

霍尼韦尔如何通过3D打印助力下一代飞行技术的开发

正如视频中所看到的,作为霍尼韦尔Primus Epic 集成驾驶舱的核心功能之一,SmartView综合视景系统首创地形、障碍物和机场跑道的三维图像显示,增强飞行员和机组人员的情境感知能力,提升飞行安全性、燃油效率以及乘客的飞行体验。凭借SmartView,飞行员能在飞行全程对飞机外部保持“清晰的视野”,即使在夜间或是恶劣天气条件下也不例外。

E-Jet E2系列飞机所配备的集成驾驶舱是基于Primus Epic的升级版,升级版系统支持多项最新技术,包括:

SmartView综合视景系统可提供外部环境的大幅三维彩色综合图像,显著提高飞行员的情境感知能力,从而提升飞行安全及效率。

霍尼韦尔如何通过3D打印助力下一代飞行技术的开发

IntuVue三维气象雷达是目前业内首个,也是唯一的商用自动雷达系统。该系统能精准显示飞行路径上的天气状况,并提供前方最远60海里范围内的湍流探测,这一探测距离远超其它系统50%。这款雷达的最新版本还具有预测冰雹和闪电的功能。

下一代飞行管理系统具有图形化飞行规划功能,能够自动制定从A点到B点的飞行计划。该系统具有一流的飞行规划、航线引导和进近模式选择等功能,可使飞行员减少低头察看仪表的时间,并最小化数据输入错误的风险。

霍尼韦尔中央维护计算机(CMC)包括当今在同类产品中最先进的飞机中央维护计算机系统。目前,航空公司不仅能利用其强大功能诊断飞机故障,还能够主动预测系统潜在问题,从而减少停飞时间。

增强型近地警告系统(EGPWS)由霍尼韦尔首创,该系统通过监测飞机附近的地形和障碍物,有效预防可控飞行撞地事故。

霍尼韦尔如何通过3D打印助力下一代飞行技术的开发

SmartRunway智能跑道系统和SmartLanding智能着陆系统是增强型近地警告系统(EGPWS)的软件升级,可改善飞行员的情境感知能力,减少跑道侵入和冲偏出的风险。该系统在滑行、起飞、进近、着陆和滑出过程中为飞机提供精准的定位,并在飞机进近过高、过快或存在设置错误时向机组提供音频和可视化提示。

而在炫酷的技术背后是制造的支撑技术的提升,霍尼韦尔增材制造技术中心的总部位于美国亚利桑那州凤凰城。最早的时候,霍尼韦尔首次使用3D打印技术生产出了HTF7000发动机的一个部件,这一发动机型号广泛应用于一系列中远程公务机,包括在较为常见的达索猎鹰、庞巴迪挑战者、湾流等机型。

根据环球网,霍尼韦尔航空航天集团是从2010年进入3D打印领域的。2010年6月,霍尼韦尔首次采用718镍合金3D打印了一个切向注入喷嘴(TOBI),并将其安装在了霍尼韦尔飞行试验台上。2012年1月,霍尼韦尔使用同种材料打印了旋流发生器,并在客户的飞行试验台上进行了测试。

霍尼韦尔如何通过3D打印助力下一代飞行技术的开发

2015年1月,霍尼韦尔运用3D打印技术生产出了HTF7000发动机的一个部件。然后是在2016年将6~7个3D打印部件装入TPE331发动机。

包括EBM和选择性激光熔融金属3D打印技术都帮助霍尼韦尔在研发上获得了成本的降低,并缩短了研发周期。比如霍尼韦尔首次使用3D打印技术生产HTF7000镍基超合金发动机的管腔,就有望降低50%的制造成本。过去,通过传统工艺研制涡轮叶片的样件需要3年的时间,而如果采用了3D打印技术则仅需短短9周,与过去相比,为整个供应链节约了70%的时间。

成本的节约来自于几个方面:一是在设计上可以将8个不同部件编号组合成只有1个部件编号;二是3D打印技术可以帮助航空制造商减少工装模具的使用,在生产少量样件时,设计也可以更加灵活,这使得生产零部件的固定投入成本大幅下降。

比如,用3D打印技术生产的燃烧室保护罩就可以降低40%的成本。此外,通过该技术还可以减轻零件的重量,这直接关系到飞机的燃油经济性。过去,对于大型复杂构件,制造商用传统工艺无法完成,就拆为几个部件,然后再进行组合,如今3D打印可以实现零部件一次成型,这不仅增加了零部件的强度,同时也减轻了零部件的重量。此外,3D打印技术还有助于提升零部件质量,提高流通合格率,减少库存。

霍尼韦尔正在四个增材制造技术中心开展3D打印飞机配件的研究,这四个技术中心分别位于美国凤凰城、印度班加罗尔、捷克布尔诺和中国上海。

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