推动商用飞机机翼创新、整合和工业化的边界

任何在航空业工作的人都会熟悉空客A320窄体喷气客机系列。自1988年4月法国航空首次推出以来，该飞机已服务于从炎热的沙漠环境到冰冷的南极着陆点的目的地，并满足了从低密度和高密度到长距离横贯大陆服务的航线需求。

布鲁斯·柯比（Bruce Kirby），空中客车公司机翼研发项目负责人，在空中客车公司工作了20年，从事从研究和早期开发计划到认证等领域的工作。2015年，柯比回到研发部门担任压力主管，并于2017年成为空中客车“明日之翼”项目的项目负责人之一。该计划正在应对航空业目前面临的无数挑战，包括满足下一代燃油效率飞机在性能和生产率方面日益增长的需求。

柯比说：“当我们第一次推出A320时，我们预计只交付大约400架这样的飞机。”。“今天，我们已经交付了10000多架飞机，积压了6000多架飞机。然而，A320的设计并没有特别考虑机翼的组装或可制造性。我们对明日之翼的重点之一是围绕可制造性进行设计，但主要是围绕性能。我们的目标是实现性能驱动、高纵横比、高跨度的机翼，提高性能。为此，我们正在通过引入复合材料来实现轻量化。”

明天的技术，今天

“明日之翼”项目的核心是探索飞机机翼设计和制造的全新方法，从最好的材料、制造和装配技术到空气动力学和机翼结构的新技术。科比说：“当然，空中客车公司不能独自做到这一点。”。“明日之翼汇集了来自世界各地的40个不同的合作伙伴，他们正在开发100多种不同的技术，通过三个全面的机翼演示进行验证。”

去年7月，空中客车公司在其菲尔顿工厂开设了一个新的机翼技术开发中心（WTDC），“明日之翼”的演示机翼翼盒就住在那里。新设施将通过使用最新技术和演示来提高机翼性能，帮助空中客车公司加快下一代飞机机翼的设计、制造和测试。

高跨度、高性能机翼

那么，哪些技术将通过机翼演示进行验证呢？科比解释说：“高性能意味着更低的燃料消耗，更低的燃料燃烧意味着更少的排放。”。“我们通过高翼展来实现这一目标—机翼越长，我们可以产生的升力就越多。然而，机翼越厚，我们产生的阻力就越大。因此，它需要是一个细长的机翼，比如信天翁式的机翼。然而，这架窄体飞机必须能够适应世界各地受宽度限制的机场的所有常见登机口尺寸。因此，这促使我们开发了一种带有折叠翼尖的机翼，该翼尖在飞行过程中保持锁定状态，但在飞机着陆后会折叠起来。这意味着我们必须从根本上改变组装机翼的方式，以提供一种更模块化的设计，这种设计可以单独制造，并在以后添加。装配过程”

复合材料轻量化

复合材料是关键技术之一，可以使机翼部件的生产大大降低设备和工具成本，同时加快生产周期。

科比继续说道：“我们一直在与材料供应商合作，开发低成本、高响应的复合材料，这些复合材料适合集成，例如在单个零件中包含多个零件。”。“例如，这可以大大减少我们在组装过程中使用的螺栓数量，减少数万或数十万个。我们一直在为油箱的主要结构开发新的燃料系统、电气系统和半导体技术，并利用干纤维注入和树脂传递模塑等技术，以比过去更快的速度制造复合材料机翼蒙皮。”

为了开发机翼壁板，空中客车公司一直在与国家复合材料中心（CNN）合作，设计合作伙伴声称的世界上最先进的复合材料制造能力。NCC的高速沉积工作站利用数字技术、设计工具和机器人技术，可以在一次运动中铺设5米宽、20米长的复合材料层，通过减少所需的单个组件数量和提高生产率来改变机翼生产。现代机翼盖由复合碳纤维填充材料制成，通过高速沉积工艺模制和注入树脂，可以将建造机翼壁板（wing cover）所需的零件数量从大约100000个减少到仅150个。

科比补充道：“毫无疑问，航空业的下一个重大挑战是如何在2050年之前实现排放脱碳。”。“没有灵丹妙药能让我们达到目标，相反，必须同时开发许多东西，如可持续航空燃料（SAF-Sustainable aviation fuel）、氢技术、提高性能和降低燃料消耗的先进技术和设计、基础设施、运营和空中交通管理等。有了明日之翼，减少燃料燃烧和排放的关键在于性能，这是该行业迈向脱碳的关键垫脚石。”