解读2015年航空制造业的大事件

寂静天花板

无人机研制生产
无人机发展的初期是为了纯粹的军事用途，上世纪 80 年代，民用无人机开始尝试应用，主要用于喷洒农药、森林防火、地震灾害评估等领域。近10年来，随着无人机移动终端的兴起，芯片、电池、惯性传感器、通信芯片等产业链迅速成熟、成本下降，使智能化进程得以迅速向更加小型化、低功耗的设备迈进。如果说硬件成本下降解决了无人机“身体”的问题，那么飞控系统开源化的趋势无疑是解决了无人机“大脑”的问题，从此无人机不再是军用和科研机构的专利，全世界的商业企业和发烧友都加入了无人机系统设计的大潮中，引爆了民用和消费无人机，带来了大众消费级无人机市场的兴起。
根据美国消费电子协会预测，2015年全球民用无人机销量将达到40万架，销售额达到1.3亿美元。目前，我国约有170多家单位在生产无人机，未来整个无人机市场的规模将超过千亿元，无人机产业蓬勃发展，未来飞入千家万户，已经是不争的事实。
工业机器人应用
机器人产业已成为如今最热门的话题之一。习近平总书记曾形容机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造和应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。工业机器人自上世纪60年代兴起，目前占全球机器人市场总额的80%，主要服务于集成组装。数据显示，我国既是最大的工业机器人生产国，也是最大的工业机器人需求国。但目前我国机器人应用量仍远远低于发达国家，机器换人还有着巨大的潜力。
12月发布的《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图（2015版）》，明确将工业机器人作为重点发展对象之一，要求围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。目前，中国科学院沈阳自动化研究所研制的工业机器人和AGV自动导引车、求援与反恐移动机器人、五自由度高压水切割机器人、激光加工机器人等多项成果，在实际应用中发挥了不可替代的作用，创造了我国机器人事业的多项第一；哈尔滨工业大学的机器人技术不仅在各地被采用，而且在航天领域取得突出应用成果；中广核公司研制的多项核电站机器人也在核电建设中被成功应用。沈阳新松机器人自动化股份有限公司作为国内机器人自动化领域的龙头企业，全球排名前三，具备了一定的国际竞争力，洁净（真空）机器人多次打破国外技术垄断与封锁，大量替代进口。新型直升机发动机与动力传输系统无轴承旋翼是第四代直升机的重要标志之一，该技术大幅度简化了直升机旋翼连接部分的结构，采用复合材料取代了传统旋翼上的轴承部件，具有操纵功效高、敏捷性好、可靠性高、维护简单等优点，是旋翼技术的主要发展方向之一，国际上许多先进直升机都采用了无轴承旋翼构型。
6月，安装无轴承旋翼的直11型验证机悬停飞行取得成功，标志着中航工业直升机所完成了国家863课题规定的装机考核，无轴承旋翼研发获阶段性突破。
绿色航空制造技术
绿色航空旨在满足人类对绿色出行、生态发展的需求，运用新能源、新技术，减少排放、提高效率，符合创意经济以人为本的理念。航空工业不仅产品附加值高，单位产值的能耗和排放也远低于其他制造业，是先天的绿色产品，还可以通过显著的带动作用和辐射效应，有效促进相关产业结构升级，降低整个国民经济体系的能耗和污染水平。
中航工业秉承“绿色发展、和谐发展”的理念，以节约资源和提高资源利用率为核心，构建绿色发展和环保节能的长效机制。中航工业建投“互联网+能源管理”商业模式于互联网（云计算、大数据、物联网）等信息化技术，构建线上能源管理系统，在此基础上建立区域性维护运营体系，提供专业化的能源管理服务，不仅紧跟国家产业政策，把握时代脉搏，更从实操层面为助力国家节能减排事业、服务航空产业绿色发展、加快实施工业革命4.0提供了有效支撑。
超材料隐身技术
超材料是一类由亚波长结构单元作为基本单元构成的具有自然材料不具备的超材料物理特性的人工复合结构或材料，在长波长条件下，具有等效介电常数和等效磁导率，电磁参数依赖于其基本构成单元的谐振特性。隐身技术是现代军事中具有巨大战术价值和战略威慑作用的一项技术。近几年来，超材料在隐身领域的研究也受到了广泛的关注，利用超材料不同的物理性质可以实现不同物理机制的隐身。
为了打破欧美对超材料技术标准的垄断，4月，全国电磁超材料技术及制品标准化技术委员会审查和报批了国家标准《电磁超材料术语》。这意味着，我国在全球率先制定出超材料领域的国家标准，将对我国在超材料技术的研究和标准转化起到重要作用。有调研公司预测，超材料全球市场规模在2010~2020年间将以高达41%的年复合增长率发展。可以预计，随着全球“工业4.0”进程持续深化、“智能+”应用领域不断扩大，一个可带动诸如高速列车、新型地面行进装备、航空航天、国防科技、地面智能机器人等领域的千亿规模的超材料产业集群正在崛起。
航空发动机总装测试
航空发动机总装是按一定程序和技术要求装配成完整的、技术性能良好的发动机总成的过程，其装配质量对大修后性能的影响很大。发动机装配完整后，需进行磨合和试验，用以改善摩擦副、扩大实际接触面积，增强承载能力，改善各系统运行的协调性，防止非正常磨损延长发动机的使用寿命。磨合后，还需要进行拆检，修正误差，以及进行性能测试，以确保大修后发动机性能达到标准。
11月2日C919总装下线引起国人关注，机身最为关键的发动机也成为了焦点。定于明年首飞的C919初期将配备美法合资企业CFM国际公司研发的LEAP发动机，但其最终目标是装入国产发动机。因此，提高我国航空发动机总装测试技术水平，也随之提上日程。
特种飞行器设计制造
特种飞行器是相对于普通飞行器而言的，它包含水上飞机、地效飞机、浮空飞艇，等等。近年来，各国在特种飞行器设计与制造方面的需求不断加大，大众对特种飞行器的认知程度也在逐年提高。与此同时，航空运动也逐渐普及。航空运动装备包括轻型飞机、超轻型飞机、滑翔机、直升机、动力悬挂滑翔 机、动力三角翼、热气球、降落伞、牵引伞、动力伞、滑翔伞、航空模型等，如今，利用航空器在空中进行的体育运动已经逐渐被大众消费市场所接受。
12月，我国自主研发的平流层飞艇“圆梦号”进行了首次试飞。平流层飞艇也被称作临近空间飞艇，这种飞艇飞行高度约为2万米左右，可携带大量探测通讯设备，平流层气象条件相对稳定，利于飞行器长时间航行。由于这种飞艇飞行高度低于卫星，且不需要轨道，因此可以长期监控广阔陆地的交通与火灾等，还能进行通信中继服务，用途极多，是未来城市信息化生活与管理的有效助手。此外，这种飞艇军用价值也极高，一艘飞艇即可监控大片陆地与海洋，能不间断的探测对方军事调动、船舶航行。航空脉动总装生产线
总装脉动生产线彻底改变了“人力密集型”的传统飞机装配模式，通过借鉴汽车工业的高效流水线作业方式，使飞机以固有的节拍移动，操作人员则在固定区域进行装配作业。脉动生产线充分展现了技术创新和管理创新的高度结合，为飞机装配建立了一种全新的生产模式，带动了飞机生产过程的管理创新。
中航工业在中国建立了第一条飞机整体装配脉动式生产线——“飞豹”飞机生产线，目前，中国的歼轰7和“猎鹰”高教机等军民用飞机已经全面采用了这种新生产模式，大大提高了生产效率。
数值计算与模拟设计
随着飞机设计技术的不断发展，利用数值计算与模拟设计等方法，进行飞机总体结构布局、气动外形的设计，搭建模拟飞机各系统预定功能的物理平台，用以计算飞机使用可靠性、成本和寿命等主要因素，以此改进飞机各部件（机翼、尾翼、舵面、机身、起落架等）的结构型式和受载特点，以及飞行时的气动弹性特点，已成为飞机结构设计的重要手段之一。
12月8日，波音新一代单通道飞机737 MAX在西雅图的伦顿工厂正式下线，其亮点之一就在于高效的气动外形设计。采用了独特的上下两片式构型的翼梢小翼，可以使气动效率提高1%，减小飞机阻力，在更远的航程上进一步提升燃油效率。此外，737MAX重新设计了尾锥，包括辅助动力装置进气道、加长的尾锥，以及加厚升降舵上方的尾部横截面，改善了气流的稳定性。