霍尼韋爾如何通過3D打印助力下一代飛行技術的開發(fā)

全球幾乎所有商用、防務和航空飛機上均有霍尼韋爾航空航天集團各類產品和服務的身影�；裟犴f爾的渦輪增壓器也被全球幾乎所有汽車和卡車制造商所采用。航空航天集團旗下業(yè)務單元研發(fā)創(chuàng)新解決方案，以及飛機發(fā)動機、駕駛艙和客艙電子設備、空中無線網絡連接、物流等技術和產品，以降低汽車和飛機油耗，提高航班準點率，提升飛行和跑道安全。

而有趣的是，3D打印在霍尼韋爾的各項技術中正在扮演越來越重要的角色。
3D打印推動下一代飛機技術進步
根據(jù)霍尼韋爾，早在2016年，巴西航空工業(yè)公司推出了新一代E-Jet系列飛機，這一系列的飛機配備了全球領先的創(chuàng)新客機駕駛艙。該駕駛艙基于霍尼韋爾航空航天集團業(yè)內領先的Primus® Epic駕駛艙技術，該綜合駕駛艙系統(tǒng)包括成套的硬件和軟件解決方案，涵蓋導航、通訊和顯示系統(tǒng)，為巴航工業(yè)的這款最新型窄體中程客機提供多方位支持。

正如視頻中所看到的，作為霍尼韋爾Primus Epic 集成駕駛艙的核心功能之一，SmartView® 綜合視景系統(tǒng)首創(chuàng)地形、障礙物和機場跑道的三維圖像顯示，增強飛行員和機組人員的情境感知能力，提升飛行安全性、燃油效率以及乘客的飛行體驗。憑借SmartView，飛行員能在飛行全程對飛機外部保持“清晰的視野”，即使在夜間或是惡劣天氣條件下也不例外。

E-Jet E2系列飛機所配備的集成駕駛艙是基于Primus Epic的升級版，升級版系統(tǒng)支持多項最新技術，包括：

SmartView®綜合視景系統(tǒng)可提供外部環(huán)境的大幅三維彩色綜合圖像，顯著提高飛行員的情境感知能力，從而提升飛行安全及效率。

IntuVue®三維氣象雷達是目前業(yè)內首個，也是唯一的商用自動雷達系統(tǒng)。該系統(tǒng)能精準顯示飛行路徑上的天氣狀況，并提供前方最遠60海里范圍內的湍流探測，這一探測距離遠超其它系統(tǒng)50％。這款雷達的最新版本還具有預測冰雹和閃電的功能。

下一代飛行管理系統(tǒng)具有圖形化飛行規(guī)劃功能，能夠自動制定從A點到B點的飛行計劃。該系統(tǒng)具有一流的飛行規(guī)劃、航線引導和進近模式選擇等功能，可使飛行員減少低頭察看儀表的時間，并最小化數(shù)據(jù)輸入錯誤的風險。

霍尼韋爾中央維護計算機（CMC）包括當今在同類產品中最先進的飛機中央維護計算機系統(tǒng)。目前，航空公司不僅能利用其強大功能診斷飛機故障，還能夠主動預測系統(tǒng)潛在問題，從而減少停飛時間。

增強型近地警告系統(tǒng)（EGPWS）由霍尼韋爾首創(chuàng)，該系統(tǒng)通過監(jiān)測飛機附近的地形和障礙物，有效預防可控飛行撞地事故。

SmartRunway®智能跑道系統(tǒng)和SmartLanding®智能著陸系統(tǒng)是增強型近地警告系統(tǒng)（EGPWS）的軟件升級，可改善飛行員的情境感知能力，減少跑道侵入和沖偏出的風險。該系統(tǒng)在滑行、起飛、進近、著陸和滑出過程中為飛機提供精準的定位，并在飛機進近過高、過快或存在設置錯誤時向機組提供音頻和可視化提示。

而在炫酷的技術背后是制造的支撐技術的提升，霍尼韋爾增材制造技術中心的總部位于美國亞利桑那州鳳凰城。最早的時候，霍尼韋爾首次使用3D打印技術生產出了HTF7000發(fā)動機的一個部件，這一發(fā)動機型號廣泛應用于一系列中遠程公務機，包括在較為常見的達索獵鷹、龐巴迪挑戰(zhàn)者、灣流等機型。

根據(jù)環(huán)球網，霍尼韋爾航空航天集團是從2010年進入3D打印領域的。2010年6月，霍尼韋爾首次采用718鎳合金3D打印了一個切向注入噴嘴（TOBI），并將其安裝在了霍尼韋爾飛行試驗臺上。2012年1月，霍尼韋爾使用同種材料打印了旋流發(fā)生器，并在客戶的飛行試驗臺上進行了測試。

2015年1月，霍尼韋爾運用3D打印技術生產出了HTF7000發(fā)動機的一個部件。然后是在2016年將6~7個3D打印部件裝入TPE331發(fā)動機。

包括EBM和選擇性激光熔融金屬3D打印技術都幫助霍尼韋爾在研發(fā)上獲得了成本的降低，并縮短了研發(fā)周期。比如霍尼韋爾首次使用3D打印技術生產HTF7000鎳基超合金發(fā)動機的管腔，就有望降低50%的制造成本。過去，通過傳統(tǒng)工藝研制渦輪葉片的樣件需要3年的時間，而如果采用了3D打印技術則僅需短短9周，與過去相比，為整個供應鏈節(jié)約了70%的時間。

成本的節(jié)約來自于幾個方面：一是在設計上可以將8個不同部件編號組合成只有1個部件編號；二是3D打印技術可以幫助航空制造商減少工裝模具的使用，在生產少量樣件時，設計也可以更加靈活，這使得生產零部件的固定投入成本大幅下降。

比如，用3D打印技術生產的燃燒室保護罩就可以降低40%的成本。此外，通過該技術還可以減輕零件的重量，這直接關系到飛機的燃油經濟性。過去，對于大型復雜構件，制造商用傳統(tǒng)工藝無法完成，就拆為幾個部件，然后再進行組合，如今3D打印可以實現(xiàn)零部件一次成型，這不僅增加了零部件的強度，同時也減輕了零部件的重量。此外，3D打印技術還有助于提升零部件質量，提高流通合格率，減少庫存。

霍尼韋爾正在四個增材制造技術中心開展3D打印飛機配件的研究，這四個技術中心分別位于美國鳳凰城、印度班加羅爾、捷克布爾諾和中國上海。


參考資料來源：霍尼韋爾，環(huán)球網，3D科學谷