2019年底，導致COVID-19的新型冠狀病毒在湖北省爆發。到2020年1月下旬，冠狀病毒次在美國和歐洲出現。冠狀病毒的易傳播性以及相對較高的住院率和死亡率迅速導致各國政府關閉企業、禁止大型集會、實施面罩要求和建議身體距離。為了防止病毒的傳播，一些禁止航空旅行，而許多人則完全停止乘飛機旅行。

 

　　其結果是對商業航空旅行市場的毀滅性打擊。起初，航空客運下降了約90%，數千架飛機停飛。終，一些習慣于乘坐飛機的旅客選擇回歸藍天，導致市場小幅復蘇。航空行業分析機構蒂爾集團(Teal Group)的數據顯示，到2020年10月底，也就是本文撰寫之時，航空客運量較2019年下降了約63%。造成的結果是，各地的航空公司停飛飛機，員工被迫休假，取消或推遲新飛機訂單。一些規模較小的航空公司已經破產。

　　空客和波音

　　對此，波音（美國伊利諾伊州芝加哥）和空客（法國圖盧茲）都降低了各自生產的所有飛機的生產率。由于737 MAX的兩次墜毀，波音公司在2019年停止了該機型的生產，實際上在2020年5月重新開始了737的生產(以非常慢的速度)，預計這架飛機將重新獲得飛行資格。該公司表示，希望到2022年將這一數字增加到31個。777/777X減少到每月5架，767減少到每月6架，復合密集的787減少到每月10架(到2021年可能會減少到6架)。

　　空中客車公司則將A320的產量從2019年的平均每月53輛減少到40輛。A330和復合材料密集型A350的產量分別減少到每月2輛和6輛。此外，波音公司于2020年10月初宣布，它將在2021年關閉美國華盛頓州西雅圖市的所有787裝配廠，并將其合并到公司在美國南卡羅來納州北查爾斯頓的工廠中。波音和空中客車公司的一些員工已經被迫休假或解雇。

　　假設到2021年中后期，COVID-19疫苗已在開發和部署（似乎很可能），那么商業航空旅行將恢復到大流行前的正常水平，但何時以及如何恢復只能靠猜測。先受到了冠狀病毒的襲擊，并采取了嚴格的緩解病毒措施，如今的航空旅行開始恢復。根據Gardner Intelligence的數據，截至2020年10月，今年以來，的航空旅客旅行量與2019年同期相比下降了25％。

　　對于其他地區，前景尚不確定。大多數分析師預測，服務于美國國內和地區航線的單通道飛機（737，A220，A320）將先恢復服務，并可能在2024年之前幫助該類型飛機的生產和交付恢復到2019年的水平。大型雙通道飛機的恢復速度可能會更慢。蒂爾集團（Teal Group）預測，直到2030年之后，787、777X，A350，A330這些機型的生產和交付才能恢復到2019年的水平。

 

　　如果這種情況成立，那么空中客車公司和波音公司將處于明顯不同的競爭地位。空中客車公司的飛機產品組合為它提供了滿足任何航空公司需求的產品選擇，從較小的單通、150座A220到長途雙通道、400座A350-1000。介于兩者之間的是空中客車公司賺錢和成功的飛機—即單通道A320，現在包括A321XLR，這是一種遠程（4700海里）單通道飛機，多可容納244名乘客。在2019年巴黎航展上推出的A321XLR預計將于2023年開始服役，盡管這可能會根據冠狀病毒大流行的情況而有所變化。無論如何，隨著客運量的恢復，空中客車似乎可以很好地滿足客戶的需求?？罩锌蛙嚬鞠瘓绦泄貵uillaume Faury在公開聲明中表示，有興趣確保飛機恢復生產后，空中客車公司及其供應鏈保持穩定和完整。為此，空中客車公司不愿對飛機的生產率進行顛覆性的改變，尤其是在2021年開始復蘇。英國《金融時報》于2020年10月22日報道，空中客車公司希望A320系列飛機的產量增加18空中客車在英國《金融時報（Financial Times）》的報告中說：“我們要求供應鏈保護20％的利率，以便在市場復蘇時為47％的利率做好準備。” “這項決定旨在使我們的供應鏈更具可見性。”

　　相反，波音在四個方面處于劣勢。 先，由于飛機的自動飛行控制系統造成兩次致命事故，波音公司與A320的相似機型737 MAX于2019年停飛。波音公司在2019年全年和2020年的大部分時間里都在修正飛行控制系統，對其進行測試，培訓飛行員使用該系統并獲得美國聯邦航空管理局（FAA）和歐盟航空安全局（EASA）的重新認證。同時，新冠病毒大流行，導致許多737 MAX客戶延遲或取消訂單。

　　波音公司的第二個挑戰在于它沒有與空客A321XLR競爭的飛機。大流行之前，波音公司在圖紙上擁有一架名為NMA（New Midsize Aircraft，新中型飛機）的新飛機，這是一架雙通道，200-270座，4,000-5,000海里的飛機，可填補了公司產品序列中737 MAX 10和737之間的空白。據推測這種飛機將大量使用復合材料。然而，終，波音無法說服市場接受NMA，此外，該公司已將其大量資源投入到讓737 MAX重新生產中。

　　波音公司的第三個挑戰是777X，它是非常成功的機型777的繼任者。777X是一種雙通道飛機，多可容納426名乘客，航程為7,285海里。在2013年宣布時是非常明智的，但在如今這個幾乎沒有國際旅行的流行病主導的里，它的前途未卜。777X原本應該在2021年獲得認證，但是發動機問題和新冠病毒將其推遲到2022年。從復合材料的角度來看，777X值得注意的是，它具有航空航天業大的碳纖維復合材料機翼，跨度達71.8米。機翼由波音公司在其位于華盛頓州埃弗里特的復合機翼中心制造，并在大型ASC工藝系統（美國加利福尼亞州巴倫西亞）的高壓釜中進行了固化，該高壓釜的直徑為8.5米，長為37米。波音顯然希望并需要讓737 MAX重新投入使用，以便它可以開始產生現金。所有其他程序似乎都是次要的。

　　后，相對于空客而言，波音的第四個挑戰是其缺乏類似于A220的較小的單通道飛機。波音公司在2018年7月宣布了與巴西飛機制造商巴西航空工業公司（圣保羅）建立戰略合作伙伴關系的計劃，該公司將生產70-100座位范圍的較小的單通道飛機，以與A220競爭。該合作關系要求波音公司投資42億美元，購買巴西航空工業公司80％的商業航空業務。然而，在2020年4月，波音解除了該協議，聲稱巴西航空工業公司未履行某些義務。巴西航空工業公司不同意波音的說法，聲稱波音根本不想在新冠大流行期間花費42億美元。無論如何，波音公司都失去了開發其產品所缺乏的飛機類型的機會。

　　高速率，高質量

　　新冠大流行之前，航空復合材料供應鏈一直在加緊準備自己的組織，以組織一個或兩個新的飛機計劃—人們普遍認為這是A320和737的單通道替代品，服役日期約為2030年。會以每月60-100架的速度制造，當然會消耗大量的復合材料。

　　復合材料在新型單通道飛機中的應用范圍值得商榷，但幾乎可以肯定的是，復合材料應用將包括機翼、機翼盒和尾翼結構，很可能還包括機身。以每天至少兩個船組的速度制造如此大的航空結構，將需要遷移到熱壓罐（OOA）的材料和工藝，包括樹脂傳遞模塑（RTM），液態樹脂灌注，壓縮模塑和熱塑性復合材料。確實，從樹脂和纖維生產商到一級結構制造商的整個復合材料供應鏈，都已經在材料和工藝（M＆P）方面進行了大量投資，以滿足這一預期需求。

　　然而，冠狀病毒大流行不僅減慢了現有飛機的生產速度，而且將新飛機的開發推遲了數年，使供應鏈已經實施的一些M＆P打亂了。話雖如此，盡管對高速率，大批量復合材料制造的需求可能不那么緊迫，但這也同樣重要，特別是考慮到新材料和新工藝的合格交期很長。有鑒于此，到2020年，有多個研發計劃追求高速率，高質量，OOA航空復合材料制造解決方案。

 

　　大部分研發活動都在歐洲進行，在那里，公共資金使人們更清楚地了解正在開發的技術。歐洲受關注的項目是Clean Sky 2，其中著名的子項目之一是多功能機身演示器（MFFD）。正如CW的報告“多功能機身演示器的發展（Moving forward on the Multifunctional Fuselage Demonstrator）”中所詳述，該項目的主要交付物是一個8米長的熱塑性復合材料單通道商用飛機機身-機筒演示器，將于2022年生產，是由空中客車公司與學術界和航空業的合作伙伴共同領導的。MFFD是Clean Sky 2大型客機（LPA）創新飛機演示器平臺（IADP）內生產的三個全尺寸機身部分之一。MFFD項目始于2014年，其目標包括：每月生產60-100架飛機；減輕機身重量1000公斤；將經常性費用降低20％。為了實現這些目標，數十個單獨的項目和工作包正在完成，并且生產出兩個主要結構：上部機身殼和下部機身殼，將它們焊接在一起以形成終的演示器。

　　MFFD的下部機身部分是通過STUNNING項目生產的（SmarT mUlti-fuNctionNal and INtegrated thermoplastic fuselaGe），將包括下部機身殼體，焊接縱梁和框架，機艙和貨物地板結構以及相關的內部和系統元件。STUNNING項目是由GKN Fokker（荷蘭Papendrecht）與主要合作伙伴Diehl Aviation（德國勞普海姆），（荷蘭阿姆斯特丹NLR）和代爾夫特理工大學（荷蘭代爾夫特TU Delft）領導的。該項目旨在進一步完善自動化裝配流程，熱塑性塑料制造和焊接技術，集成設計和制造開發以及先進的電氣系統架構。

　　生產8米長上殼的聯盟包括空中客車公司（Airbus）、工業和結構設計負責者Premium Aerotec（德國奧格斯堡）、負責蒙皮疊層和焊接技術開發的DLR以及生產縱梁的Aernnova（西班牙Vitoria Gasteiz）。該聯盟正在開發新的先進纖維鋪設（AFP）技術，特別是碳纖維/PAEK蒙皮鋪層的原位加固，以及連續超聲波焊接和電阻焊接的產業化，以集成縱梁、框架和其他組件，提高安全性并降低成本。DLR正在先建造一個1米長的預演示器測試外殼，以在全尺寸演示器建造之前驗證這些技術，并計劃在2020年底前制造預演示器外殼的外殼?？v梁的整合計劃在2021年初進行。兩個機身部分的全尺寸版本預計將在2021年底完成。一旦完成，它們將被焊接到弗勞恩霍夫制造技術和先進材料研究所（德國斯塔德）的終演示器中。

 

　　由空中客車公司牽頭的另一個備受矚目的項目是“明天之翼”（WOT），該項目旨在評估OOA加工機翼結構（包括機翼蒙皮/縱梁，翼梁和翼肋）的成本和可行性。參與的公司和組織包括Spirit AeroSystems（英國Prestwick），GKN Aerospace（英國Redditch），Northrop Grumman（美國猶他州Clearfield）和復合材料中心（NCC，英國布里斯托爾）。

　　正如CW在“更新：下部機翼蒙皮，明日之翼（Update: Lower wing skin, Wing of Tomorrow）”中所詳細描述的，Spirit AeroSystems正在開發液態樹脂灌注工藝，以制造用于WOT的下部機翼蒙皮，并在2020年闡明了其取得的進展。2020年之前，Spirit已經制造了7米的機翼蒙皮演示器，然后在2020年夏季交付了17米的全尺寸工具，以便該公司可以制造用于測試和評估的結構。

　　17米的演示器將展示下機翼蒙皮的近似形狀和大小，從概念上講，這將是一架新的單通道商用飛機-替代A320。皮膚的大弦長為3.3米，尖端為1.1米寬。蒙皮層壓板的厚度在尖端附近為5毫米，在與主要起落架配件的蒙皮界面處為30毫米。機翼蒙皮將使用由Spirit AeroSystems開發的一套稱為智能樹脂輸注系統（IRIS）的技術進行生產，該技術包括專用工具，自動材料沉積，集成的桁條成型和嚴密控制的工藝溫度。該系統的核心是位于模具表面附近的嵌入式工具加熱技術，該技術使用位于模具表面附近的低壓電阻加熱來提供快速而精確的溫度控制。通過控制和調節功率輸入來達到加熱水平。碳纖維工具包括一個IML加熱蓋以及一個半柔性，可重復使用的真空袋。

　　機翼蒙皮的干增強材料由Teijin Carbon Europe GmbH（德國伍珀塔爾）提供，該源自該供應商的中模量24k絲束碳纖維。纖維規格包括單向（UD）織物以及雙軸和三軸非卷曲織物（NCF）。還包括玻璃纖維貼片，用于鉆頭開裂并防止電偶腐蝕。桁架中可以找到相同的帝人NCF增強材料，該桁架將通過由自動化專家Broetje-Automation GmbH（Solvay Composite Materials）開發的定制連續桁架成型機制造（德國拉斯特德）。桁條成型機將能夠生產具有變化的厚度，曲率和葉片角度的桁條。選擇用于機翼蒙皮的樹脂系統是來自美國喬治亞州Alpharetta的單組分環氧樹脂系統。Brown指出，樹脂將通過“多個”注射點輸送到干增強材料中，這些注射點經過精心選擇，以大程度地提高注射速度和潤濕性。注射設備由Composite Integration Ltd.（英國薩爾塔什）提供。如前所述，該結構將用半柔性，可重復使用的袋子進行真空包裝，并由巨大的加熱蓋覆蓋。

　　預計將使用專門的模具溫度控制技術，結合單組分樹脂系統、流動介質（來自美國加州亨廷頓海灘Airtech International公司）和嵌縫板，有望加快樹脂的提取和注入干燥纖維。此外，樹脂將先注入蒙皮，后注入桁條。這一過程需要多長時間仍有待觀察，但Spirit AeroSystems公司表示，7米機翼的蒙皮大約需要4小時才能灌注完畢；該公司預計17米機翼的蒙皮也需要同樣的時間灌注完畢。

 

　　正如CW在“高速率，自動化的航空RTM生產線提供下一代擾流器（High-rate, automated aerospace RTM line delivers next-gen spoilers）”中報道的那樣，由空中客車和Spirit AeroSystems領導的另一項M＆P計劃更直接適用，但也著眼于未來飛機的生產。 這個計劃的重點是開發用于制造A320擾流板的高度自動化的樹脂傳遞模塑生產線。自A320發射以來，復合材料擾流板（每個機翼上有五個）是手工制作的?？罩锌蛙嚬鞠Ｍ岣呱a能力和產品質量，與Spirit合作，共同開發了Spirit現在在其Prestwick工廠生產的可替換擾流板。

　　每個擾流板長約1.8米，寬約0.7米。它的前端厚度約為50毫米，后緣的錐度約為5毫米。每個擾流板在其前緣的中間還具有一個200 x 100毫米的金屬支架，機械執行器附接到該金屬支架上-對于A320，則為桿端執行器。在每個前緣的拐角處還有較小的金屬固定點。

　　Spirit RTM生產線包括在6臺Schmidt＆Heinzmann（德國布魯薩爾）切割臺上對Teijin和Hexcel（美國康涅狄格州斯坦福德）的碳纖維織物進行自動切割和安裝，并在Pinette Emidecau Industries（法國Chalon Sur Saone）的預成型坯上進行預成型 ，將預成型坯手動加載到RTM模具中，然后在Coexpair（比利時納慕爾）提供的7臺RTM壓力機之一上用RTM 6（Hexcel）環氧樹脂模制。每臺壓力機旁邊是樹脂泵系統，也由Coexpair提供。

　　以全速生產，這條生產線將以前所未有的速度和質量和一致性生產擾流板，這在航空復合材料制造中是前所未有的。按照每月65個船組的速度（其中包括空中客車公司的新型A321XLR），Spirit系列每年將生產近6,500個擾流板。以每月100個船隊的理論速度計算，這個數字躍升至10,000。該公司表示，與傳統產品相比，Spirit的A320擾流板在重量上不受影響，并且成本降低了30％。

 

　　由燃燒氫驅動的商用飛機的發展前景在2020年突然變得緊迫，6月，法國170億美元的新冠大流行救助計劃與Clean Sky 2發表的“氫動力航空”報告的目標掛鉤。法航也表示，到2024年，將把國內航班的二氧化碳排放量減少一半。然后，在7月，空客席執行官Guillaume Faury在接受《航空周刊》的采訪時承諾，到2035年，將推出架脫碳飛機EIS；他預測，到2027-28年，該項目將啟動，到2025年，必要的技術將成熟。

　　9月，空中客車公司宣布啟動其ZEROe計劃，該計劃包括三種飛機概念，每種飛機均由氫驅動：

　　渦輪風扇設計（120-200名乘客），航程為2,000多海里，能夠跨洲運行，并通過燃燒后使用氫氣而非噴氣燃料的改良型燃氣渦輪發動機提供動力。液態氫將通過位于后壓力艙壁后面的儲罐進行存儲和分配。

　　渦輪螺旋槳飛機設計（多可容納100名乘客）使用渦輪螺旋槳引擎代替渦輪風扇，并且還通過改進的燃氣渦輪發動機中的氫燃燒來提供動力，該引擎能夠行駛超過1000海里，因此是短途航行的理想選擇牽引旅行。

　　“混合機翼主體”設計（多200名乘客）的概念，其中機翼與飛機的主體合并，其射程與渦輪風扇概念的射程相似。超寬的機身為氫氣的存儲和分配以及機艙布局提供了多種選擇。

　　然而，正如CW的Ginger Gardiner報道的那樣，氫作為燃料來源的生存能力（不論什么行業）取決于年輕但發展迅猛的各種運輸，運輸和存儲技術的迅速發展。這些技術的商業化并非易事，但正在被解決。今年7月，ZeroAvia（美國加利福尼亞州霍利斯特）完成了對單引擎，六座管道飛機的測試飛行，該飛機經過改裝以使用壓縮氫氣（H2）氣體，并在美國公布了一種類似改裝的雙渦輪螺旋槳、19座Dornier Do 228飛機的飛行測試，以證明2023年前將有一架能飛行500英里的20座、H2動力的飛機。然后，在2020年8月，環球氫能公司（美國加利福尼亞州洛杉磯）宣布為50個座位的飛機提供雙燃料箱模塊，并為區域航空公司/運營商加油物流和基礎設施到2024年實現商業化。

　　如果以氫氣為動力的商業航空旅行真正實現，那么它很可能先在支線飛機中實現，就像上面提到的Dornier飛機一樣。接下來將是單通道飛機，如A220和A320。后一種具有氫氣功能的飛機將是A350等遠程寬體機體。

　　復合材料在儲氫系統中使用的大挑戰之一是管理液態氫的低溫溫度要求，空中客車公司稱這是其對ZEROe計劃的偏愛。另一個挑戰將是在飛機飛行過程中，隨著飛機高度的升高和降低（從而升高和降低環境壓力），應對氫壓力的潛在變化。無論如何，要在2035年之前實現氫動力飛行，就必須消除重大的技術障礙。

　　熱固性與熱塑性

　　復合材料通常會與金屬競爭，但在航空航天領域，復合材料也會與自身內部競爭。例如是熱固性塑料，它在航空航天領域是合格的，而熱塑性塑料，盡管在工業上并不新鮮，但在大型初級航空結構中的使用歷史不長。近的一些研究試圖對兩種材料和相關工藝進行逐個比較。

　　正如CW的報告“復合材料的自動生產：液體成型還是焊接熱塑性塑料？（Automated composites production: Liquid molding or welded thermoplastics?）”位于奧格斯堡的德國航空航天中心（DLR）輕量化生產技術中心（ZLP）的結構與設計研究所（Institute of Structures and Design）分別比較了雙通道空客A350的液態模制熱固性后壓力隔板（RPB）和單通道空客A320的熱塑性后壓力隔板（RPB）。這兩個項目均與這些結構的一級供應商Premium Aerotec Group（德國奧格斯堡的PAG）合作，并在評估周期時間和成本的同時展示了自動化。

　　后結果參差不齊，但都很值得期待。熱固性灌注工藝顯示出降低成本的巨大潛力，但將需要一定程度的自動化生產，以實現實施的前期費用。熱塑性復合材料的制造工藝使重量從41公斤減少到35公斤，工藝和組裝時間減少了75％，部件總成本減少了10％以上，但是該技術需要進一步成熟才能被考慮用于生產。

　　城市空中交通（UAM）

　　城市空中交通（UAM）目前處于起步階段，但對航空復合材料行業而言可能極其重要，它正在迅速崛起，成為復合材料制造中自動化和工業化的驅動力。正如CW在“新興的城市空中交通市場的復合材料航空結構（Composite aerostructures in the emerging urban air mobility market）”中報道的那樣，UAM飛機是小型的2-6人座旋翼飛機，或者是由電池驅動，能夠垂直起飛和降落，可以是無人駕駛或自動駕駛的，并設計用于攜帶的飛機旅客和/或貨物之間或城市間的空中出租車服務。

　　如今，有超過100家公司致力于開發用于空中出租車或貨物運輸服務的UAM飛機，但是只有少數公司獲得了足夠的資金來生產飛行原型或演示器。它們是：Beta Technologies（美國佛蒙特州南伯靈頓），EHang（廣州），Joby Aviation（美國加州圣克魯斯），Lilium（德國慕尼黑），Pipistrel（斯洛文尼亞Ajdov??ina），Volocopter（德國Bruchsal）和Wisk（美國加利福尼亞州山景城）。所有這些供應商都在其工藝中使用復合材料，但是鑒于每個供應商仍處于原型制作階段，因此制造工藝主要是傳統的手工鋪層。但是，那誓將改變。

　　可以預見的是，空中出租車服務的領導者之一是Uber，該公司創建了空中乘車共享服務Uber Elevate。Uber Elevate已與多個UAM制造合作伙伴簽約，后者將為該公司制造飛機。其中包括Aurora Flight Sciences，貝爾，巴西航空工業公司，現代，Jaunt航空，Joby航空，Overair和Pipistrel飛機公司。

　　Uber的車輛設計和結構負責人Mischa Pollack在CAMX 2020演講中表示，該公司預計到2023年將在幾個城市對其服務進行初步認證，然后在2026年進行擴展，然后在2028年進行大規模推廣。到2035年，他說，Uber Elevate預計將在50多個市場提供空中乘車共享服務，每年需求10,000架UAM飛機。他說：“這個數字仍接近商業航空制造速度，但我們仍需要復合材料制造才能發展。”

　　這樣的演變是怎樣的？Pollack的全速生產愿望清單基本上是復合材料行業多年來一直期望的工業化路線圖：每年高達4,500公噸的高模量/高強度碳纖維，通過自動換帶和纖維鋪放提高自動化程度，擴大使用壓縮和拉擠工藝，戰略性地使用纖維增強的增材制造，自動粘接和焊接，實時在線檢查，幾乎沒有浪費，增加了對低能耗材料的使用，對回收材料的大量使用以及可持續能源，材料和工藝策略的應用?？磥恚瑥秃喜牧闲袠I大約要五年才能完成所有這些工作。

　　超音速商業旅行

　　有兩家公司正在開發全新的超音速客機。一個是Boom Supersonic（美國科羅拉多州丹佛），另一個是Aerion（美國內華達州里諾）。10月7日，Boom Supersonic推出了XB-1，這是其Overture超音速噴氣機的三分之一規模的演示器。復合材料密集型XB-1將展示Overture的關鍵技術， 該公司有自己的目標，包括到2022年建造演示器，2025年推出以及旨在到2029年開始載客的目標。該XB-1將于2021年前往美國加利福尼亞州莫哈韋，進行飛行測試之前，它將完成其正在進行的廣泛地面測試計劃。同時，該公司表示將終確定Overture的推進系統，并進行風洞測試以驗證飛機設計。Overture 的高速度預計為2.2馬赫，巡航高度為60,000英尺（19,354米），旅客（55-75）從悉尼到洛杉磯僅需7個小時，從華盛頓特區到倫敦僅需3.5個小時。

　　Aerion正在開發AS2公務機，可容納8-10名乘客，超音速巡航速度為1.4馬赫。它將能夠在4個小時內將紐約飛往倫敦，而在短短7個小時內就能將倫敦飛往北京。Aerion在2019年末宣布，GKN航空航天公司將為AS2開發尾翼，賽峰集團將設計發動機機艙，制動系統和起落架。2020年7月，Aerion簽署了一項備忘錄協議，以擴大Spirit AeroSystems（美國堪薩斯州威塔塔）在AS2研發中的作用，以包括前機身的生產。作為協議的一部分，Spirit承諾對AS2進行更多投資計劃，并增加了用于AS2復合前機身設計的工程資源。