霍尼韋爾如何通過(guò)3D打印助力下一代飛行技術(shù)的開(kāi)發(fā)

全球幾乎所有商用,、防務(wù)和航空飛機(jī)上均有霍尼韋爾航空航天集團(tuán)各類產(chǎn)品和服務(wù)的身影,。霍尼韋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(tuán)旗下業(yè)務(wù)單元研發(fā)創(chuàng)新解決方案,，以及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛艙和客艙電子設(shè)備,、空中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接,、物流等技術(shù)和產(chǎn)品，以降低汽車和飛機(jī)油耗,，提高航班準(zhǔn)點(diǎn)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(xiàng)技術(shù)中正在扮演越來(lái)越重要的角色,。
3D打印推動(dòng)下一代飛機(jī)技術(shù)進(jìn)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(jī),，這一系列的飛機(jī)配備了全球領(lǐng)先的創(chuàng)新客機(jī)駕駛艙。該駕駛艙基于霍尼韋爾航空航天集團(tuán)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的Primus® Epic駕駛艙技術(shù),，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(dǎo)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(jī)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(jī)場(chǎng)跑道的三維圖像顯示，增強(qiáng)飛行員和機(jī)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(yàn)。憑借SmartView,，飛行員能在飛行全程對(duì)飛機(jī)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(jī)所配備的集成駕駛艙是基于Primus Epic的升級(jí)版,，升級(jí)版系統(tǒng)支持多項(xiàng)最新技術(shù),，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(dá)是目前業(yè)內(nèi)首個(gè)，也是唯一的商用自動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng),。該系統(tǒng)能精準(zhǔn)顯示飛行路徑上的天氣狀況,，并提供前方最遠(yuǎn)60海里范圍內(nèi)的湍流探測(cè),，這一探測(cè)距離遠(yuǎn)超其它系統(tǒng)50％。這款雷達(dá)的最新版本還具有預(yù)測(cè)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(dòng)制定從A點(diǎn)到B點(diǎn)的飛行計(jì)劃。該系統(tǒng)具有一流的飛行規(guī)劃,、航線引導(dǎo)和進(jìn)近模式選擇等功能,，可使飛行員減少低頭察看儀表的時(shí)間，并最小化數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn),。

霍尼韋爾中央維護(hù)計(jì)算機(jī)（CMC）包括當(dāng)今在同類產(chǎn)品中最先進(jìn)的飛機(jī)中央維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。目前，航空公司不僅能利用其強(qiáng)大功能診斷飛機(jī)故障,，還能夠主動(dòng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)潛在問(wèn)題,，從而減少停飛時(shí)間。

增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)（EGPWS）由霍尼韋爾首創(chuàng),，該系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)飛機(jī)附近的地形和障礙物,，有效預(yù)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(qiáng)型近地警告系統(tǒng)（EGPWS）的軟件升級(jí),，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(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)在滑行,、起飛,、進(jìn)近,、著陸和滑出過(guò)程中為飛機(jī)提供精準(zhǔn)的定位,，并在飛機(jī)進(jìn)近過(guò)高、過(guò)快或存在設(shè)置錯(cuò)誤時(shí)向機(jī)組提供音頻和可視化提示,。

而在炫酷的技術(shù)背后是制造的支撐技術(shù)的提升,，霍尼韋爾增材制造技術(shù)中心的總部位于美國(guó)亞利桑那州鳳凰城。最早的時(shí)候,，霍尼韋爾首次使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出了HTF7000發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)部件,，這一發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)廣泛應(yīng)用于一系列中遠(yuǎn)程公務(wù)機(jī)，包括在較為常見(jiàn)的達(dá)索獵鷹,、龐巴迪挑戰(zhàn)者,、灣流等機(jī)型。

根據(jù)環(huán)球網(wǎng),，霍尼韋爾航空航天集團(tuán)是從2010年進(jìn)入3D打印領(lǐng)域的,。2010年6月，霍尼韋爾首次采用718鎳合金3D打印了一個(gè)切向注入噴嘴（TOBI）,，并將其安裝在了霍尼韋爾飛行試驗(yàn)臺(tái)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(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了測(cè)試,。

2015年1月,，霍尼韋爾運(yùn)用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出了HTF7000發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)部件。然后是在2016年將6~7個(gè)3D打印部件裝入TPE331發(fā)動(dòng)機(jī),。

包括EBM和選擇性激光熔融金屬3D打印技術(shù)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(shù)生產(chǎn)HTF7000鎳基超合金發(fā)動(dòng)機(jī)的管腔,，就有望降低50%的制造成本,。過(guò)去，通過(guò)傳統(tǒng)工藝研制渦輪葉片的樣件需要3年的時(shí)間,，而如果采用了3D打印技術(shù)則僅需短短9周,，與過(guò)去相比，為整個(gè)供應(yīng)鏈節(jié)約了70%的時(shí)間,。

成本的節(jié)約來(lái)自于幾個(gè)方面：一是在設(shè)計(jì)上可以將8個(gè)不同部件編號(hào)組合成只有1個(gè)部件編號(hào),；二是3D打印技術(shù)可以幫助航空制造商減少工裝模具的使用，在生產(chǎn)少量樣件時(shí),，設(shè)計(jì)也可以更加靈活,，這使得生產(chǎn)零部件的固定投入成本大幅下降。

比如,，用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的燃燒室保護(hù)罩就可以降低40%的成本,。此外，通過(guò)該技術(shù)還可以減輕零件的重量,，這直接關(guān)系到飛機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性,。過(guò)去，對(duì)于大型復(fù)雜構(gòu)件,，制造商用傳統(tǒng)工藝無(wú)法完成,，就拆為幾個(gè)部件，然后再進(jìn)行組合,，如今3D打印可以實(shí)現(xiàn)零部件一次成型,，這不僅增加了零部件的強(qiáng)度，同時(shí)也減輕了零部件的重量,。此外,，3D打印技術(shù)還有助于提升零部件質(zhì)量，提高流通合格率,，減少庫(kù)存,。

霍尼韋爾正在四個(gè)增材制造技術(shù)中心開(kāi)展3D打印飛機(jī)配件的研究，這四個(gè)技術(shù)中心分別位于美國(guó)鳳凰城,、印度班加羅爾,、捷克布爾諾和中國(guó)上海,。


參考資料來(lái)源：霍尼韋爾，環(huán)球網(wǎng),，3D科學(xué)谷