航空航天公司Boom計劃推出含大量3D打印零件的超音速飛機XB-1

魔猴君  行業(yè)資訊   1474天前

航空航天公司Boom Supersonic首次推出了XB-1飛機，其特色是由3D打印機制造商VELO3D制造的大量增材制造零件。Boom的超音速噴氣機在該公司位于科羅拉多州Centennial的機庫中推出，其中包括21種主要與發(fā)動機相關(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”。

Buller說：“由于具有挑戰(zhàn)性的空氣動力學(xué)設(shè)計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。我們與BOOM的伙伴關(guān)系確實是金屬增材制造行業(yè)的一項先進技術(shù)，而XB-1型超音速飛機則是航空業(yè)的一次變革?！?/span>

Boom Supersonic的XB-1飛機

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。該公司的XB-1原型飛機正在開發(fā)中，以作為概念驗證，展示了其2.2馬赫（每小時1,687英里）的“序曲”客機的潛力，該飛機計劃在2030年投入使用。

XB-1是第一架自主研發(fā)的超音速飛機，其定制的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括3700多個零件，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的艱巨任務(wù)，Boom尋求了兩家老牌3D打印機制造商的幫助。

最初，Boom Supersonic與Stratasys合作，利用該公司的F370和Fortus 450mc 3D打印機開發(fā)了200多種與XB-1相關(guān)的工具，原型和測試臺零件。兩家公司達成了一項長期協(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的超音速飛機的最終用途零件。

在與Stratasys達成新協(xié)議后不久，Boom也開始與VELO3D合作，為其客機開發(fā)更多的最終用途零件。當(dāng)時，VELO3D聲稱其Sapphire系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化以生產(chǎn)不帶支撐的大直徑零件，將能夠創(chuàng)建增強型航空航天部件，而幾乎不需要或無需進行后處理。在使用VELO3D的機器進行了一系列成功的資格認證試驗之后，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（推出前兩個月攝）包括3700多個零件。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能夠為其原型噴氣式飛機總共3D打印21個結(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，同時還應(yīng)具有較高的拉伸強度。

飛機的空氣動力學(xué)零件的幾何設(shè)計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，VELO3D的專有SupportFree打印過程可實現(xiàn)高度的設(shè)計自由度和質(zhì)量控制。結(jié)果，Boom能夠?qū)崿F(xiàn)其對飛機的愿景，而不必考慮諸如支撐之類的設(shè)計約束。與Boom的設(shè)計工程師密切合作的VELO3D的Gene Miller強調(diào)，使用更常規(guī)的生產(chǎn)技術(shù)不可能實現(xiàn)XB-1的零件。

“ Boom為他們的新型飛機專門設(shè)計了所有這些部件?！?Miller解釋說。 “他們?yōu)橐龑?dǎo)流動而創(chuàng)建的獨特類型的幾何形狀（著重于減輕重量）無法通過鈑金或鑄造或其他任何方式完成。為了同時獲得復(fù)雜設(shè)計和減輕重量的好處，唯一的選擇是使用金屬AM。超音速飛行會帶來許多不同的現(xiàn)象，而您通常不會通過常規(guī)航空旅行看到這種壓力。據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，同時還印刷了許多動臂零件，以供飛機的重要發(fā)動機區(qū)域內(nèi)使用，包括可變旁通閥（VBV）系統(tǒng)的歧管，NACA管道和兩個分流器法蘭零件。 NACA管道通常用于高速飛機中以捕獲外部空氣，并將其引導(dǎo)到飛機中以冷卻發(fā)動機艙，這使得零件在飛行過程中對飛機的安全至關(guān)重要。

3D打印“飛行關(guān)鍵”引擎組件

近年來，許多公司開發(fā)了對飛行至關(guān)重要的發(fā)動機零件，即對飛機安全至關(guān)重要的零件，其中一些公司甚至獲得了其在商用飛機中的最終用途的認證。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）認證。該公司的飛機部件是Dassault Falcon 20G海上巡邏飛機中使用的ATF3-6渦扇發(fā)動機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。

Additive Flight Solutions（AFS）已與3D打印機制造商Stratasys和新加坡飛機專家SIA Engineering Company（SIAEC）合作，以獲得其零件的AS9100D認證。該認證表明，AFS的組件符合管理航空，航天和國防部門的嚴格質(zhì)量管理準(zhǔn)則。

在其他地方，俄羅斯國家支持的高級研究基金會（FPI）和聯(lián)邦國家統(tǒng)一企業(yè)（VIAM）對他們的全3D打印MGTD-20渦輪發(fā)動機進行了飛行測試。該發(fā)動機通過無人飛行器進行了測試，據(jù)報道該無人機的速度達到了154 km / h

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