在過去的幾年里,航空航天業(yè)受到了一系列事件的巨大影響,最顯著的是波音737 Max的停飛和COVID-19疫情流行。2020年11月18日,美國聯(lián)邦航空局局長Steve Dickson取消了2019年3月13日發(fā)布的波音737 Max停飛令。但是期間的18個月給整個行業(yè)帶來了巨大損失。
此外,在COVID-19大流行期間,波音公司和空中客車公司都不得不暫時關(guān)閉其設(shè)施。正如預(yù)期的那樣,波音和空中客車公司都在為大幅降低生產(chǎn)率和降低訂單而苦苦掙扎,如下圖所示。
隨著航空航天工業(yè)的復(fù)蘇,以創(chuàng)新為基礎(chǔ)的技術(shù)解決方案對于其成功至關(guān)重要。利用計算機功能的項目繼續(xù)推動復(fù)合材料制造業(yè)在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展,其中包括集成計算材料工程(integrated computational materials engineering,ICME),它可以利用不同模型框架之間的數(shù)據(jù)流進行數(shù)字制造,3D打印部件及其完整性認證驗證的差距越來越大,而通過使用分析學(xué)可以彌補這一差距。
借助ICME,航空航天制造商可以在涵蓋整個組織的框架中看到敏捷性的顯著優(yōu)勢。復(fù)合材料是理想的材料系統(tǒng),可以驅(qū)動建模、分析或數(shù)字孿生方法增加價值,在這種方法中,復(fù)合材料成分、添加劑及其形態(tài)的復(fù)雜性不僅在成分選擇方面而且在制造工藝方面都帶來無數(shù)的性能差異。當(dāng)通過計算可以顯著減少客戶要求與FAA認證之間的時間時,這就顯得格外重要。
美國現(xiàn)代化新型技術(shù)和優(yōu)先考慮事項的交叉點一直集中在高超音速、太空和網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域,后者給整個航空航天供應(yīng)鏈帶來了巨大挑戰(zhàn),尤其是對保護信息的需求。從2020年11月30日開始,美國國防部(DOD)引入了一種自我評估方法,要求DOD供應(yīng)鏈量化并報告其當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)安全合規(guī)性。在創(chuàng)新方面,政府機構(gòu)繼續(xù)促進初創(chuàng)技術(shù)開發(fā)商與一級航空航天公司之間的合作。空軍AFWERX計劃就是一個例子,該計劃促進了整個行業(yè)、學(xué)術(shù)界和軍隊之間的聯(lián)系。
對這些新興技術(shù)至關(guān)重要的是材料的進步,基于馬赫數(shù)5到馬赫數(shù)20之間最惡劣的空間環(huán)境中生存的材料的需求,導(dǎo)致對增材制造用陶瓷基復(fù)合材料的研究和投資有所增加。為了在航空航天領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟,復(fù)合材料行業(yè)可以借鑒在聚合物基復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料中獲得的經(jīng)驗教訓(xùn),利用ICME工作流程為陶瓷基復(fù)合材料的模型驅(qū)動設(shè)計提供依據(jù)。此外,將專家知識轉(zhuǎn)換為基本的2×2正交實驗設(shè)計,在同一試驗中比較傳統(tǒng)材料,將為使用新的復(fù)合材料和制造方法建立信心。
盡管基礎(chǔ)指標(biāo)歷來包括高強度重量比、耐腐蝕和耐化學(xué)腐蝕性能,但新的行星外空間要求在極端高溫和低溫下都具有長周期服役能力。如美國航空航天學(xué)會(AIAA)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)委員會(SSC)等機構(gòu)資源服務(wù)為標(biāo)準(zhǔn)制定做出了貢獻,這將有助于使航空航天利益相關(guān)者之間的測試和其他活動標(biāo)準(zhǔn)化。
總之,航空航天的未來比以往任何時候都更依賴于其創(chuàng)新能力。這將需要政府、主要機構(gòu)、供應(yīng)鏈和初創(chuàng)公司利益相關(guān)者之間的綜合發(fā)展。每個利益相關(guān)者在平衡合規(guī)性和業(yè)務(wù)模式中斷以確保反彈方面將發(fā)揮重要作用。