2020年航空航天技術亮點

在劇烈動蕩的2020年,的航空航天產業依舊在多個技術領域中碩果斐然。通過2020年的10個代表性技術亮點,以探尋航空航天的未來發展動向。
  高  速
  High Speed
  超聲速和高超聲速是近年來的熱點,軍用和民用領域都在重點推進,眾多項目在2020年都取得了矚目的進展。2020年8月,美國空軍的AFWerx創新部門向3家公司授予了小額合同,以探索未來的高速總統座機概念,分別是Boom(Ma 2.2)、Exosonic(Ma 1.8的低聲爆設計)、Hermeus(Ma 5的渦輪沖壓組合推進方案)。
  自主性
  Automony
  無人時代正在加速到來,正在研制的無人機和有人機的無人化改裝型號在2020年陸續飛上藍天。美國Reliable Robotics和Xwing兩家公司分別改裝的無人化賽斯納“大篷車”飛機成功進行飛。兩家公司都計劃將“大篷車”無人駕駛飛機投入支線貨運業務。此前,Reliable Robotics公司改裝了一架賽斯納172飛機以演示無人操作,而Xwing公司開發的基于視覺的探測與避撞系統已在貝爾APT-70貨運無人機上在美國空域系統(NAS)中進行了試飛。
  人工智能
  Artificial Intelligence
  在美國國防預研局(DARPA)于2020年8月舉行的“阿爾法狗斗”(Alpha dogfight)空戰模擬對抗中,蒼鷺系統公司(Heron Systems)開發的“法爾科”(Falco)人工智能算法以5:0擊敗了一名經驗豐富的戰斗機飛行員。11月18日,美國Red6公司與EpiSci公司在一次試驗同完成了上次真正的飛機與人工智能(AI)驅動的虛擬戰斗機之間的空戰,這是近年來人工智能技術在空戰領域發展的關鍵一步,該試驗是美國空軍“增強現實訓練”的一部分。
  無人機快遞
  Drone Delivery
  新冠疫情的到來加速了無人機快遞的發展。美國聯邦航空局(FAA)的無人機系統集成試點項目于2020年10月結束,該項目促成了批FAR 135部無人機貨運公司的成立,并推動無人機在醫療物品運送、醫院之間樣本運送和向社區提供COVID-19測試包等任務中大顯身手。這批FAR135無人機貨運公司包括UPS的子公司Flight Forward和谷歌的姊妹企業Wing,而FAA后續的Beyond計劃已經啟動,以進一步推進商業無人機的運營。
  增材制造
  Additive Manufacturing
  霍尼韋爾在2020年8月宣布達到一項行業里程碑——制造出個增材制造的飛行關鍵部件,且經認證后將在發動機中使用。該軸承座開始是鑄件,是已停產的ATF3-6發動機的主要結構部件,ATF3-6發動機為少數仍在飛行的達索“獵鷹”20G飛機提供動力,由于零件的需求量不大,生產成本很高。
  超高效概念
  Ultra-Efficient
  2020年,兩架超高效概念客機完成了縮比飛行。它們分別是空客的Maveric混合機翼-機身構型(圖左),有望比傳統的單通道客機節省20%的燃料;以及荷蘭代爾夫特理工大學的Flying-V無尾飛翼布局(圖右),預計比空客A350寬體飛機節省20%的燃料,因其表面積更小,所以阻力更小。
  高高空
  High Altitude
  德國電信在2020年使用一架H3Grob G 520NG研究飛機,在13.7km的高空提供4G LTE連接。德國電信計劃與合作伙伴“平流層平臺”(Stratosphere Platform)公司一起,推進氫燃料電池動力無人機的研發,以為偏遠地區提供高帶寬通信空中平臺。2020年10月,HAPSMobile公司在其太陽能無人機Sunglider的平流層試驗中,測試了LTE載荷,可為偏遠地區提供互聯網連接服務。
  氫動力
  Hydrogen Propulsion
  2020年9月25日,ZeroAvia公司的一架改裝為氫燃料電池動力的6座派珀“馬利布”(Malibu)飛機,從英國克蘭菲爾德機場起飛,完成了英國有史以來次符合商業飛行標準的電動飛行,使氫燃料推進技術又向前邁進了一步。空客也發布了自己氫動力飛機概念,并在10月與德國汽車燃料電池供應商ElringKlinger成立了一家合資公司,開發零排放氫燃料飛機技術。
  混合動力
  Hybrid-Electric
  混合動力推進技術在2020年繼續向前推進。美國安飛(Ampaire)公司生產出第二架能搭載3名乘客的電動EEL飛機原型機(圖左),在夏威夷地區的支線航空公司莫庫勒(Mokulele Airlines)的航線上試飛。法國公司VoltAero使用“卡西歐”-2(Cassio)系列中大的10座飛機(圖右),測試其800hp動力系統。這兩型無人機系統都把內燃機增程器與電池和電動機結合起來,以達成減少油耗、排放和噪聲的效果。
  尾流沖浪
  Wake Surfing
  2020年,空客利用兩架A350進行編隊飛行試驗,演示后機在前機的翼尖渦上沖浪并從尾流中獲取能量,從而減少5-10%的燃油消耗。該試驗的合作方包括航空公司和空管服務提供商,計劃于2021年在海洋上空進行下一步試驗。