波音擬將3D打印模擬冰塊用于飛機(jī)認(rèn)證增強(qiáng)飛機(jī)安全

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近日，航空巨頭波音公司向美國專利局提交了一份專利申請，該專利的內(nèi)容是制造人造冰的一種方法。當(dāng)然，該公司的這項(xiàng)技術(shù)并不是要為其VIP顧客提供新奇的冰塊，而是一種3D打印塑料與復(fù)合材料的特殊方法。使用這種方法打印出來的形狀可以粘到飛機(jī)的機(jī)翼和其它表面上，用于模擬結(jié)冰。據(jù)波音公司稱，這項(xiàng)技術(shù)將有助于簡化和減少飛機(jī)認(rèn)證的成本。

如果您生長在北方的話，您可能對隆冬清晨窗戶玻璃上的霜花并不陌生。這都是空氣中的水汽碰到冰冷的固體表面而產(chǎn)生的結(jié)晶，也算得上冬日的一景。但是，這事如果發(fā)生在飛機(jī)上就不那么好玩了，如果冰在飛機(jī)機(jī)翼的前沿堆成一坨的話，將會降低飛機(jī)的空氣動力學(xué)特性，甚至有可能導(dǎo)致飛機(jī)失速的風(fēng)險。

正因?yàn)槿绱?，美國?lián)邦航空管理局（FAA）以及其他國家、國際航空機(jī)構(gòu)都要求對所有新飛機(jī)進(jìn)行在冰霜條件下安全運(yùn)行的認(rèn)證。也就是將目標(biāo)飛機(jī)放置在一個超級冷的風(fēng)洞里，在那里飛機(jī)的表面會聚集起冰塊。然后檢測人員會測量這些冰塊并用玻璃纖維和樹脂去復(fù)制它們。其復(fù)制品的表面還要經(jīng)過粗糙化處理，使其紋理與冰基本一致，然后通過機(jī)械手段將其裝到飛機(jī)的表面（通過螺栓固定）。最后讓飛行員進(jìn)行試飛，以表明該飛機(jī)在這樣不利的負(fù)荷下仍然能夠正常工作。

波音公司稱，上述過程有許多缺點(diǎn)。它緩慢、成本高、不精確，無法實(shí)現(xiàn)對重要變量的控制，而且可能會損壞非常昂貴的飛機(jī)。為了解決這一問題，該公司給出的答案將3D打印技術(shù)引入該測試過程，使用樹脂或者其它材料3D打印出冰塊的形狀，而且這種3D打印的“冰塊”是根據(jù)特定飛機(jī)的要求制作的，以滿足特定的測試要求。

根據(jù)該專利申請文件，該人造冰的制造是從飛機(jī)的計(jì)算機(jī)模型開始的。根據(jù)這個計(jì)算機(jī)模型，測試人員可以設(shè)計(jì)出與機(jī)翼表面精確匹配的“冰塊”形狀。在3D打印完成后，它們被用雙面膠固定到機(jī)翼的前沿、安定翼、方向舵上。使用雙面膠來代替螺栓固定，不僅更加穩(wěn)固，而且在測試完成之后，也更容易解除粘連，將這些“冰塊”取走。

據(jù)了解，這些借助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的人造“冰塊”，可以根據(jù)需要為其設(shè)計(jì)各種性能，比如密度和質(zhì)地等，然后在其CAD文件中設(shè)計(jì)一系列特定的層，以產(chǎn)生一個復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來模擬實(shí)際的冰塊。所以測試人員可以實(shí)現(xiàn)更高水平的控制，比如按照自己希望的厚度、剛性或者其它來制造各種“冰塊”，以評估飛機(jī)應(yīng)對各種條件的能力。

波音公司稱，這些“冰塊”甚至打印上識別編碼和標(biāo)記，以確保它們能夠被放在正確位置并對齊。整個過程是基于一個高水平的作業(yè)流程圖來設(shè)計(jì)的，它可以使用塑料、金屬、復(fù)合材料，或其它材料作為介質(zhì)來3D打印，甚至可以使用減材制造，或者將兩種方法組合起來創(chuàng)建最終的形狀。

文章部分內(nèi)容源自天工社

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