起底第12届珠海航展,有哪些技术值得人关注?
2018年11月6日,第12届中国国际航空航天博览会(简称珠海航展)正式开幕。
作为中国水平最高、参展产品最多样化的航空器材展,本届为期6天的珠海航展吸引了来自43个国家和地区的770家参展商,参展的国内外各型飞机超100家,展览规模再创新高。
而在航展上,最引人瞩目的明星,无疑就是各式各样的航空器材了。作为工业制造中的明珠,航空器材一直是最高精尖技术的代名词,而其技术的发展与下放,也不断推动其他领域的工业技术不断发展、向前。
发动机:动力与经济,一样也不能少
飞机发动机的发展史,几乎就是20世纪人类工业技术的发展史。只不过,虽然早期的飞机发动机演变自其他行业,但飞机发动机最终还是成为了工业制造上的一颗明珠,引领着整个发动机制造业的方向。
1903年,美国的莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后,成功地用到他们的“飞行者一号”飞机上进行飞行试验。这台发动机只发出8.95 kW的功率,重量却有81 kg,功重比为0.11kW/daN。发动机通过两根自行车上那样的链条,带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为36.6m。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。
从20世纪初一直到二战结束前,活塞式发动机都是飞机发动机的绝对主流,即使是在21世纪的今天,活塞式发动机仍然以其造价低、可靠性高等优势活跃在低速小型飞机领域。不过,从1937年7月14日英国的惠特尔研制出人类历史上第一台离心式涡轮喷气发动机开始,采用涡轮技术的飞机发动机逐步走上历史舞台并成为了现在的绝对主角。
从涡轮喷气式发动机到涡轮风扇发动机,从涡轮螺旋桨发动机到涡轮轴发动机,飞机发动机的发展历程基本就是在不断的对更快的速度、更高的效率、更好的经济性进行着革新,而其中所采用的先进技术,也逐步反馈到了其他的工业领域。
现在我们在汽车上常见的涡轮增压技术,其技术源头就是来自于航空发动机。二战结束后,涡轮增压技术在汽车上得以应用。瑞典的Saab在1977年发表了Saab99 Turbo,首次让体积较小、价格也较低涡轮增压车型进入家用车范畴。经历几十年的演变,时至今日,涡轮增压已经逐步演变为汽车行业的一项常规技术,从而惠及普罗大众。例如,福特所采用的Ecoboost技术,就采用了先进涡轮增压器,并搭配上燃油高压直喷技术和双独立可变气门正时系统,不仅保证了澎湃的动力输出,更是优化了20%的燃油经济性,并降低了15%的二氧化碳排放,实现了更佳的燃油效率。
材料:力求减少每一克重量
从木质到铝质蒙皮最后到航空铝合金,航空器材的材质不断发生着变化,而其中追求的,无非是更高的强度以及更低的重量。
早期的飞机结构简单,所用的材料主要是木材、布和绳索等;20世纪30年代,飞机逐渐发展成为全金属结构,动力装置则为活塞式发动机,所用的材料也只有钢铁、铝合金和镁合金等。由于作战迫切需要提高飞机的飞行速度,喷气式发动机应运而生。尽管喷气式发动机的原理早为人们所知,但这种发动机的制造成功,还是在耐热合金出现以后。
近几十年来,新型航空材料及先进工艺发展很快,如高强度铝合金、钛合金、高温合金、超高强度钢、复合材料、隐身材料及定向凝固叶片技术、定向共晶叶片技术、粉末高温合金属轮盘制造技术等,为第四代、第五代飞机的发展提供了物质保障。航空发展史证明,航空材料的每次重大突破,都会促进航空技术产生飞跃式的发展;航空材料不仅是航空事业发展的物质基础,也是航空事业发展的技术支撑。
目前,钛合金、铝合金、高温材料、复合材料与钢这五种材料,在航空领域使用最为广泛,俗称航空材料中的“五大金刚”。其中,在1906年由于一次实验意外而被法国工程师维尔姆发现的铝合金材料,因其在重量、强度方面的优势,经过不断的演变,为飞机材料开辟了光明的前景。正是由于铝合金技术的发展,20世纪30年代以后,铝合金逐步取代早起的木质材料成为了飞机材料的主流。时至今日,铝合金仍旧是飞机的主要结构材料,而这一技术也逐渐演变、惠及到了其他工业产品中。
在汽车的车身结构中,钢材是最常见的材料。不过,在排放法规愈加苛刻、车身减重需求愈加明显的今天,钢材质已经很难满足汽车制造商对减重的需求,从航空业下放而来的铝合金技术无疑是一个更好的选择。虽然由于成本较高的原因,全铝车身还很难在高端车以外的车型上进行大量的应用,但通过钢铝混线生产、车身零部件铝合金化等方式,铝合金已经能在越来越多的家用车上见到,也切切实实降低了排放、提高了万千车主的驾驶体验。
静音:永恒的追求
早期的飞机满足的仅仅是最重要的飞行需求,无法对静音有太多要求。但自从民航飞行诞生以来,人们就在为机舱内的静音不遗余力,力求增加乘客的舒适性。
人体对于声音的耐受度是有限制的,且人在不同声压级的环境中允许待的时长也是不一样的。当噪声在130~140分贝(dB)时,人的听力就会受损,超过150分贝时就有可能瞬间致聋。
飞机噪声一般可分为内部噪声和外部噪声两大类,外部噪声主要指的是发动机噪声和湍流边界层噪声,而内部噪声则主要有环控噪声和设备噪声。
早期的飞机设计并未考虑噪声问题,后来发现噪音不仅影响飞行员和乘客的身体健康,常常使得人产生疲劳、心跳加快、血压升高等不舒适现象,而且还会因为噪声使得飞机内部的设备仪器发生失稳和灵敏度降低等问题。因此,如何降低客舱噪音就成为了一个急需解决的问题。
通过增大涵道比、降低风扇转速、优化设计风扇翼型等技术手段,发动机的风扇噪音和涡流噪声得到了有效的控制;而通过采用多孔蜂窝结构,将声音在内部进行反复摩擦增加阻尼从而实现能量耗散,机舱内的噪音也得到了有效降低。另外,机身良好的密闭性和隔音吸声材料的大量应用也是降低噪音的有效手段。这些先进的吸引材料与技术,同样也在汽车、轮船甚至家装行业得到了大量的应用。
除了以上的被动降噪方式以外,主动降噪技术的应用也为舱内噪音的降低作出了相当大的贡献。例如,引入螺旋桨相位同步控制技术,就是通过在设计初期介入声音设计程序,了解声源的频谱分布及声波长度等,然后再制定相应的方案,达到降低噪声的目的。而这一主动降噪技术,在汽车等行业上也得到了逐步应用,提升了许多人的生活体验。
涡轮增压技术、先进材料、主被动降噪技术的应用,为航空业的发展、乘客的乘坐体验贡献颇多。而在汽车行业,这几款技术的应用普及也惠及了万千驾乘者。其中,就有这么一款车,以高效的Ecoboost发动机、铝合金材质前麦弗逊后四连杆独立悬挂和ANC主动降噪系统,为用户带来全方位的体验升级。这款车,就是长安福特锐界。
锐界的EcoBoost发动机,拥有缸内直喷、涡轮增压、双独立可变气门正时三大关键技术,能够带来强劲高效的动力输出,超越预期的燃油经济性及更低的二氧化碳排放,配合全新的S/S自动启停系统,更可进一步降低燃油消耗。与这两款发动机匹配的是SelectShiftTM 6速手自一体变速箱。这款综合性能优异的变速箱,为全新福特锐界提供了更佳的加速性能及燃油经济性,更有助于减少噪音、振动和平顺性问题,并且终身免维护。
轻量化材质和技术的大面积采用,同样有助于大幅减轻车身质量,提升燃油经济性。在前/后转向节和前/后下控制臂处,采用了更加轻量化的铝合金材质,比铸铁减少多达20%的簧下重量,不仅更令控制更加灵敏,更进一步优化了整车质量。铝材的大面积使用还体现在全铝打造的引擎盖,减重达42%,并让整车质量进一步下降5千克。众多轻量化技术的完美整合,进一步提升了燃油经济性。
众所周知,较高大的车型高速行驶时往往会产生较大的噪音,但得益于锐界装备的ANC主动降噪系统,能够发射出与外界噪音相等方向的声波,所以即使车辆以120km/h高速行驶时,胎噪和风噪都能很好地隔绝在外,打造一个静谧的私人空间。
在此次第12届珠海航展上,长安福特锐界也将持续关注。作为汽车工业制造中的一颗明珠,福特锐界在为用户提供高级驾乘质感上持续不懈的努力,无论是在驾驶的舒适性还是操控上都下了很大的功夫,都给到消费者足够大的诚意。拥有福特SUV科技加持的它,将以对科技的不断追求,来成就自身,不断探索和改变,用科技创造强大。
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