数字图像处理技术综述2022年民机结构强度技术发展综述数字图像处理技术研究的基本内容这都可以？，

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通过电阻焊将肋集成的焊接桥

3. 西班牙马德里卡洛斯三世大学探索热塑性复材在航空航天中的应用

2022年4月，西班牙马德里卡洛斯三世大学（UC3M）承担了欧盟“地平线2020”（Horizon 2020）计划中的“热塑性复合材料的高温表征和建模”（HITCOMP）项目，研究热塑性材料在航空航天工业中的应用。研究团队使用基于PAEK树脂的新型热塑性材料来提高热固性复合材料在热损伤下的性能。HITCOMP项目旨在建立热塑性复合材料在机械载荷、火焰、高温等情况下的力学表征方法，通过红外热成像对材料的实际温度进行精确测量，使用计算机仿真计算材料性能，并与传统热固性复合材料的性能进行对比。

新型智能结构继续保持研究热度

仿生结构、变体结构等新型智能结构是实现未来飞机结构性能颠覆式创新的重要途径。2022年，部分仿生结构材料在民用飞机上得到应用，多种变体机翼设计方案完成风洞试验或飞行试验。

1. 德国BASF公司仿鲨鱼皮薄膜结构在民用货机与客机上得到应用

2022年初，汉莎集团与德国BASF公司合作开发的AeroSHARK仿鲨鱼皮表面薄膜结构汉莎货运公司777F货机上得到应用；同年10月，瑞士国际航空公司在一架波音B777-300ER客机的机身和发动机舱上使用AeroShark薄膜，成为第一家将这种仿生结构应用于客运服务的航空公司，该薄膜可承受极端温度、紫外线辐射、污垢和除冰液等环境，并可拆卸后进行维修。该仿生薄膜的应用有效减少了表面摩擦阻力，B777-300ER飞机燃油效率提高1.1%，减少了碳排放。瑞士航空计划将AeroShark应用于所有12架B777飞机。该薄膜模仿了鲨鱼皮的特点，由大约50微米的肋骨组成，可优化飞机的空气动力学性能，从而减少阻力并降低燃料消耗。

2. 空客“可变形翼梢小翼”完成飞行试验

2022年初，欧盟“洁净天空”（Clean Sky）计划支持的“可变形翼梢小翼”（Morphing Winglet）在空客C-295运输机上完成飞行试验。该翼稍小翼由机电作动器（EMA）驱动，采用低成本无夹具复合材料工艺技术一体化成型，目标是实现重量降低约15%，飞机风阻降低约5%，飞机阵风载荷减缓约10%，从而提高飞机的飞行效率，降低燃油消耗。

空客“可变形翼梢小翼”在C-295运输机上完成飞行试验

3. 空客“超高性能机翼”项目

2022年4月，空客公司完成“超性能机翼”（eXtra Performance Wing）项目演示样机风洞试验，风洞试验模型由空客公司位于布里斯托尔的低速风洞设施的空气动力学团队通过3D打印技术制造而成。

空客“超性能机翼”（eXtra Performance Wing）项目演示样机风洞试验

“超性能机翼”项目于2021年9月启动，目标是通过仿生设计改善机翼气动性能，并可与未来所有飞机构型和推进系统兼容，以减少二氧化碳排放。按照计划，缩比演示样机将在典型飞行条件下基于赛斯纳“奖状VII”公务机试验平台进行飞行试验。

“超性能机翼”项目重点研究和验证4项技术：一是加装阵风传感器，使飞机能自动调整机翼控制面以应对阵风载荷；二是采用半气动弹性铰链翼尖，飞行中根据需要翼尖可自动折叠或展开，该技术曾在空客“信天翁1号”（AlbatrossONE）项目中进行过小尺寸样机的飞行验证；三是采用多功能变体机翼，可在飞行中改变机翼后缘形状，从而提高飞机的总体气动性能；四是安装弹出式扰流板，可根据气流状况快速偏转至所需角度，从而优化机翼性能。

4. DLR和布伦瑞克工业大学联合完成了液压驱动变形机翼设计和制造

2022年7月，在欧盟“清洁天空2”计划支持下，德国航空航天中心（DLR）复合材料结构和自适应系统研究所和布伦瑞克工业大学联合完成了液压驱动变形机翼后缘演示样机的设计和制造。该变形机翼演示样机展长1米，具有金属增强的弹性液压室，机翼后缘在液压驱动下偏转。演示样机安装了由德国PhotonFirst公司提供的光纤位置传感器，可用于闭环控制。DLR计划在2023年中期完成试验。

5. 荷兰代尔夫特理工大学设计智能机翼并完成风洞试验

2022年4月和8月，荷兰代尔夫特理工大学通过设计智能可变形机翼，探索超轻结构和可持续航空。该智能机翼完成了2轮风洞试验，试验样机包括一个控制面和扰流板，通过风洞试验测试了基于物理和数据驱动的非线性算法的主动气动弹性控制技术。

代尔夫特理工大学设计的智能机翼

6. 变体结构被用于超声速飞机的声爆降低研究

2022年9月，由德州农工大学领导的NASA大学领导倡议团队展示了其首个多段变形飞机结构面板。该面板由15块铝板组成，通过形状记忆合金扭矩管驱动，可变形至最优的“凸”和“凹”状，从而达到降低声爆强度的目的，这是安静超声速飞行的关键技术之一。

7. 美国中佛罗里达大学研发仿鱼鳞可变形结构

2022年7月，美国中佛罗里达大学的研究人员研究发现了仿生鱼鳞结构中独特的非线性刚度和阻尼行为背后的机制。受鱼类游动的启发，研究人员利用复杂的滑动运动来对关键的机械性能进行编程，从而设计更加轻质、空气阻力更小的结构。

（a）变形模式下的天然鱼鳞；(b) 仿鱼鳞可变形结构弯曲变形；(c) 仿鱼鳞可变形结构扭曲变形；(d) 仿鱼鳞可变形结构弯-扭复合变形。

8. 美国德克萨斯A&M大学制造出镍钛形状记忆合金

2022年5月，美国德克萨斯A&M大学（TAMU）通过激光粉末床熔融技术制造出镍钛形状记忆合金，该合金具有优异的拉伸超弹性，能够在加热或应力解除后恢复到原始形状，这种智能材料的应用方向包括未来飞机自适应结构的驱动器等。此外，通过增材制造生产的形状记忆合金可以降低零件的制造成本，缩短制造周期。

结构减振降噪研究成效显著

减振降噪是飞机结构设计需要考量的关键因素之一，尤其是对舒适性和环保性要求更高的民机而言，降低结构噪声显得尤为重要。2022年，围绕飞机发动机降噪和隔音设计开展研究，并取得显著成效。

1. High Tech Coatings GMBH公司开发新型高性能发动机降噪涂层

2022年7月，在HIPERFAN 项目中，奥地利High Tech Coatings GMBH公司联合多所大学合作开发了一系列经过系统分析、表征和优化的高性能涂层，这些涂层将被集成到罗罗超扇（Ultrafan™）的超高涵道比发动机技术中，可使噪音污染、碳排放和燃料燃烧减少高达25%，同时减少氮氧化物的排放。与涂层衬套或滚子轴承相比，该新型涂层可减轻重量和节省空间，可为新型齿轮涡轮风扇技术提供有效解决方案。此外，研发人员还利用虚拟技术（数字孪生）来模拟涂层生成过程并计算关键性能。

2. 猎鹰900 Skandia隔音套件获得EASA的STC认证

2022年9月，Skandia公司为达索猎鹰900所有型号飞机设计的隔音套件获得了EASA的STC认证。这是Skandia公司第五个获得EASA认证的隔音声学解决方案。该隔音系统使用Skandia设计的隔音材料制造，旨在为猎鹰900降低机舱噪声，提升乘客舒适度。经测试，飞机整体噪声降低了4分贝，部分客舱座位区域的噪声降低了约6分贝。

数字孪生与结构损伤检测技术取得重要进展

商用飞机产业的新进入者，一定要保持技术上的脚踏实地。技术和进度犹如一把双刃剑。商用飞机市场被巨头们垄断，有限的市场空间被你争我夺，先投入运营者更具备市场优势。产品研制出来后可以持续优化，但错失市场将很难弥补。在技术与进度间找准平衡，获得客户的认可，项目才具备成功的基础。

数字孪生技术采用虚拟仿真手段为飞机结构创建数字孪生体，从而提高结构设计、制造和维修保障效率；先进的结构损伤检测技术能更加准确快捷地检测出结构损伤，可降低结构维护成本、提高维护效率，保障飞机的安全性和可靠性。2022年，国外在数字孪生与结构损伤检测技术方面开展研究，取得一定的研究成果。

1. 诺斯罗普·格鲁曼公司开发CRJ700试验机数字孪生体

2022年2月，美国诺斯罗普·格鲁曼公司表示计划开发高度改型的庞巴迪CRJ700试验机（含该飞机子系统）的“数字孪生复制品”，并将测试数据集中存储于大型存储库中。该“孪生复制品”被称为“数字影子”，有助于加快新技术的开发、修改和测试，同时降低技术开发的成本和风险。该公司已经将数字工程作为降低成本和缩短技术开发周期的手段。

2. Deutsche Aircraft创建飞机翼梁盒数字孪生系统和原型件

2022年7月，德国飞机制造公司Deutsche Aircraft与德国咨询和工程服务公司umlaut合作，共同创建了一个数字孪生系统，对D328eco飞机翼梁盒进行了数字化处理，并完成了3D建模。同时，在此基础上，德国航空航天零部件制造公司Heggemann根据工业4.0标准优化制造工艺，并进行可行性分析后，生产并测试了首个翼梁盒原型件。这表明D328eco的自动化生产可以达到Deutsche Aircraft公司所期望的程度。此外，Deutsche Aircraft公司透露，将对更多的零件数字化，以实现D328eco全数字化生产。

3. Foerster集团推出基于热成像技术的无损检测方案

2022年1月，德国无损检测技术开发商Foerster Group推出了一种新型无损自动化解决方案，用于使用感应热成像技术进行检测的烧结部件。该技术可对形状复杂的金属部件进行非接触式裂纹检测，解决使用涡流探头几乎无法对这些部件进行检测的问题。该工艺可识别开放裂纹、气孔、热处理裂纹、锻造搭接、焊接缺陷等，可用于粗糙、不平整的表面以及涂有水或油的表面，测试用时不到1秒。

4. NCMS展示新型热成像检测技术

2022年5月，美国国家制造科学中心（NCMS）发布报告，介绍了大间距/大面积热成像（LASLAT）系统的优势，这是一种先进的热成像工具，能够提高无损检测的能力。LASLAT系统的一个关键优势是便携性，技术人员可以直接将系统带上飞机，检测飞机结构表面缺陷或异常，包括分层、分离、流体侵入、冲击损伤等。该系统可自动覆盖5.2米×4.6米的检测区域，检测速度约为0.65平方米/分钟，对大型飞机螺旋桨桨叶的检测时间从10~14小时缩短至3~4小时。

5. Theta Technologies公司开发非线性声学检测方法

2022年2月，英国无损检测解决方案提供商Theta Technologies开发了非线性声学（NLA）无损检测方法，可以通过使用音频和超声波频率在几秒钟内快速地检测增材制造部件中的缺陷，显著提高了金属增材制造过程的效率，并能降低生产成本。相比其他无损检测方法（如染料渗透检测和X射线检测），该方法对于简单或具有复杂几何形状的部件，都能检测出小于1毫米的裂纹、分层和蠕变。此外，相比线性声学检测工艺，该方法忽略了部件之间的尺寸差异，消除了零件尺寸的假阴性风险，同时还不受表面缺陷的影响，使增材制造零件能够在抛光前进行准确测试。

6. Dolphitech公司研究dolphicam2超声波平台检测的有效性

2022年3月，挪威超声波矩阵成像技术开发商Dolphitech进行了一项性能研究，以深入研究 dolphicam2超声波平台（一种支持超声波无损检测的系统）在检测飞机上的复合材料时的有效性。研究结果表明，使用dolphicam2超声波平台能够检测出所有的制造缺陷，包括缺少密封剂、Dremel切割、预浸料衬垫等问题。

7. Dolphitech公司研究dolphicam2超声波平台检测的有效性

2022年3月，挪威超声波矩阵成像技术开发商Dolphitech进行了一项性能研究，以深入研究 dolphicam2超声波平台（一种支持超声波无损检测的系统）在检测飞机上的复合材料时的有效性。研究结果表明，使用dolphicam2超声波平台能够检测出所有的制造缺陷，包括缺少密封剂、Dremel切割、预浸料衬垫等问题。

8. AlphaSTAR和马里兰大学研发主动结构健康监测系统

AlphaSTAR和马里兰大学的一个团队为美国海军开发了一种融合传感器和软件的主动结构健康监测系统，用于故障诊断和预测，该系统将实时损伤测量与损伤演化模型相结合，预测关键焊接结构的剩余寿命。

新材料新工艺推动飞机结构性能持续提升

先进材料和制造工艺是结构设计的基础和实现的前提，新材料新工艺的进步正持续推动飞机结构性能提升。2022年，国外在新材料新工艺方面继续保持研究热度，相关研究成果对未来航空结构设计具有重要意义。

1. GKN公司推出新耐磨玻璃涂层材料

2022年11月，英国GKN公司推出一种永久性防水耐磨玻璃涂层技术。目前，驾驶舱风挡玻璃的疏水涂层持续时间不长，须由操作人员重新添涂。GKN公司新的防水耐磨玻璃涂层技术可提供疏水功能，具有更大的耐磨性，将减少风挡玻璃雨刷的损坏，进而消除维护任务。GKN还通过在原材料中混合应用紫外线阻挡剂，延长风挡玻璃寿命，在设计中采用内外涂层和夹层，以减少紫外线的透射。该涂层技术处于开发的最后阶段，包括飞行测试。

2. 美国新泽西州立罗格斯大学开发低成本大型复杂零件增材制造技术

2022年8月，美国新泽西州立罗格斯大学的研究人员开发了一种低成本增材制造大型复杂零件的新型工艺，即多喷嘴熔融丝制造（MF3）工艺。该工艺可同时打印单个或多个几何形状不同的、非连续的、不同尺寸的零件。MF3打印机配备了一系列小喷嘴而不是传统打印机中常见的单个大喷嘴，来沉积熔融材料，能够增加打印分辨率和零件尺寸，并大大减少打印时间。此外，由于喷嘴可以独立开启和关闭，MF3工艺具有灵活性，当喷嘴发生故障时，不需要停止打印过程，只需由同一个臂上的另一个喷嘴承担即可。

3. NASA开发复合材料高速制造工艺

2022年8月，NASA与先进复合材料联盟的行业伙伴（其中包括飞机制造商、设备和软件开发商以及材料供应商）合作开展HiCAM项目，旨在开发复合材料高速制造工艺，以更快的速度制造大型飞机部件（如机翼和机身）。HiCAM项目的研究内容包括：不同复合材料在热压罐中的固化速度、不使用热压罐进行固化的材料、探索可应用于飞机制造的其他复合材料等。

4. 英国开发新型液体树脂注入成型工艺

2022年11月，英国树脂传递模塑和树脂灌注工艺开发商Composite Integration与希尔直升机公司合作开发了一种复杂真空密封的多零件工具工艺技术，采用单件单次、液体树脂注入成型的方式（无粘结接头）制造碳纤维直升机机身原型件。Composite Integration公司因该技术获得2022年复合材料英国工业奖——复合材料制造创新类别奖。

5. 英国复合材料自动化预成型技术取得突破

2022年8月，英国自动化解决方案开发商Loop技术公司推出新型复合材料层沉积工装FibreFORM，用于自动化大型预制件的铺层。针对要求毫米级精度和可重复性的工艺，该工装每小时可层沉积200千克材料，使航空航天领域在大批量、高精度预成型能力上达到一个新台阶。

本文转载自：空天界

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