年度明星,航空技术

报告显示：2012年，全世界3D打印行业总产值增长了28%，达22亿美元。3D打印机的全球销量同比增长25%，其中38%产自美国，中国占8.5%。美国《时代》周刊已将3D打印列为“美国十大增长最快的工业”，而3D打印技术也入选了麻省理工学院《科技评论》杂志“2013年度突破性科学技术大奖”。

在航空领域，GE航空集团2012年收购了Morris科技公司，这家公司独有的层叠制造工艺可以利用3D打印技术将金属粉末打印成各种部件。2013年8月GE航空集团成功利用这项技术制造出LEAP喷气式发动机的喷嘴。目前GE航空计划与斯奈克玛合作，最晚于2016年启动增材技术生产LEAP发动机喷嘴的全速生产。

中国在3D领域的领先技术最典型的是钛合金大型构件激光成型技术。2012年度国家科学技术奖励大会上，北航和中航工业沈阳飞机设计研究所联合开发的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成型技术”获国家技术发明一等奖。其制造的大型复杂整体钛合金构件成功在C919大型客机等研制生产中得到工程应用。

机上Wi-Fi：新利润增长点有待标准化推广

2013年7月4日，在国航北京飞往成都的CA4108航班上，乘客按照工作人员的提示，在平板电脑上输入用户名、密码和座位号后就能自由登录实现上网，自由浏览股票、电子邮件，甚至刷新微博。中国民航局局长李家祥更从这次航班上发出了国内首个空中微博。

机上Wi-Fi技术在国外已经不算稀奇。2013年1月17日美联航在一架执飞国际航线的宽体飞机上首次推出了基于卫星的机上无线网络服务，从而成为美国首家在长途国际航线上提供该服务的航空公司。该飞机机型为波音747，其采用了松下航空电子公司的Ku波段卫星技术，为跨大西洋和太平洋航线上的乘客提供机上无线网络服务。美联航预计在年底完成主要航线上300架飞机的卫星无线网络安装工作。

松下航电公司所采用的“星基”技术方案是指机载系统直接把数据传输到卫星，再由卫星发回地面网络中心。与之相对应的“陆基”技术是通过改造地面基站，与机载系统直接通讯进行数据传输。国航的Wi-Fi测试航班所用的是“星基”技术。二者各有利弊：“星基”技术原理实际上可以提供全球上网功能，适用于国际航线，但要提高上网速度所需成本和难度也较高；而“陆基”技术的提升成本较小，但航行途中网速变化频繁，地面基站所能够服务的航线范围有限。

机上Wi-Fi正在成为航空公司所提供的乘客体验服务的重要产品，同时也受到了国内各大互联网服务供应商和移动运营商的青睐。但这一技术的大规模应用还有待技术标准的确定和民航局的审批。

小翼之战：高油价下的“老”把戏

2013年5月17日，东航接收中国首架装配“鲨鳍小翼”的空客A320，成为了中国首家使用“鲨鳍小翼”A320的航空公司。2013年10月，空客宣布启动针对已经投入运营的A320系列飞机的“鲨鳍小翼”改装服务，这项服务将于2015年开始正式实施。同时更宣布计划为A380巨无霸客机安装翼梢小翼，以提高燃油效率。

空客“鲨鳍小翼”推出于2009年底，是现款A320系列飞机的选装配置，也是新推出的A320neo系列飞机上的标准配置。越来越多的航空公司客户主动选择配有“鲨鳍小翼”的A320系列飞机，它正在成为难以或缺的一部分。

据称，空客之所以此时推出“鲨鳍小翼”，是看准燃油价格上涨对航空公司的压力越来越大的时机，使得鲨鳍小翼能够对客户起到最显著地成本降低作用。事实也证明“鲨鳍小翼”大受欢迎：2013年空客计划交付的A320系列飞机中，大约有一半装配鲨鳍小翼；而将于2014年交付的A320系列飞机中，绝大部分都将装配鲨鳍小翼。

在空客推出“鲨鳍小翼”的同时，波音继2001年推出的737系列飞机上的小翼之外，于2012年公布了为737MAX专门研制的一项新的翼梢小翼设计概念——“双羽状”翼梢小翼。而APB公司几乎在同一时期也开始了为737NG研制新型翼梢小翼的工作，并设计出了“双叉弯刀”翼梢小翼。

电动滑行系统：提升环保，降本与运营效率的多赢“利剑”

日前，空客公司与霍尼韦尔航天公司（Honeywell Aerospace）和赛峰公司（Safran）合资组建的EGTS（Electric green taxiing system）国际公司签署谅解备忘录，进一步开发并评估用于空客A320系列飞机的自动电动推出及滑行解决方案。该协议标志着EGTS开发的电动绿色滑行系统已经被选定作为A320系列飞机的新的推出及滑行解决方案的选项之一来加以评估。

这一绿色电动滑行系统于2013年夏通过第一阶段滑行测试，并在巴黎航展上亮相。2013年9月底，这套系统又亮相于北京国际航空航天展。

此项技术使飞机在滑行期间无需使用主发动机动力，改为以飞机自身的电力系统驱动自主滑行。与混合动力汽车在低速行驶时使用电力的原理相似，绿色电动滑行系统将显著减少飞机在滑行期间使用主发动机的时间，进而在每次飞行班次中降低多达4%的燃油消耗，提升航空公司运营效率，也使得机场管理灵活性更高。

由于飞机主发动机的最佳使用状态是在飞行状态下而非滑行期间。因此飞机在地面滑行时，会造成与功率不成比例的燃油浪费。根据霍尼韦尔和赛峰集团估计，中短程飞机每天的滑行时间最多长达2.5小时，绿色电动滑行系统可帮助每架飞机每天节省大约600千米的燃油量。

超声速飞机：多国抢占技术高地

在后协和时代，超声速飞机仍然吸引着人们的目光。在美国，如果没有FAA的豁免，马赫数0.99以上的飞行是被美国政府禁止的。国际民航组织（ICAO）的标准也禁止任何能够造成“声波扰动”的飞机飞行，但这一标准的另一层定义则是：如果飞机产生的超声速冲击波无法被地面感知，则可以飞行。因此消除超声速冲击波的技术已经成为了航空制造商眼中的必争标的。

据外媒报道，NASA正在计划与飞机制造商合作，建造一架X系列一百座的超声速验证机，旨在向监管机构证明新科技和设计技术能够降低声爆以达到内陆航班的噪声标准。

湾流公司（Gulfstream）也发布了最新超声速公务机设计并申请专利，设计图显示了该飞机的一些特征：可伸缩的机鼻、高倾斜角度的机身以及可变后掠翼。湾流公司已经获得了“超声低语者”（Sonic Whisper）的商标，计划用于其最新的超声速飞机。目前湾流公司最快的飞机是G650，曾创下马赫数0.925（约1133km/h）的最高速度。

而2013年8月，日本宇宙研究开发机构（JAXA）在瑞典的一个试验场也实施了无人超声速试验机落下飞行试验。可惜试验机在飞行过程中发生异常振动，随后降落地面。该型飞机的主要设计目标也是降低飞机在进行超声速飞行时的噪声，以便推进超声速飞机的商用进程。

太阳能飞机：诗意生活，概念先行

2007年11月5日，历时四年完成的“太阳驱动”（Solar impulse）太阳能飞机样机在瑞士亮相。2013年夏天在美国结束了为期两个月的跨越美洲大陆之旅。自2010年4月7日首飞成功后，“太阳驱动”号于2011年首次完成瑞士至比利时跨国飞行，曾创造了26小时9分的不间断昼夜飞行纪录，由此成为目前世界上飞行时间最长的太阳能飞机，也是首次进行夜间飞行的太阳能飞机。接下来于2012年5月完成瑞士至摩洛哥跨洲飞行，计划在2015年进行环球飞行。

太阳能飞机虽已有30年历史，但在“太阳驱动”号之前的飞机仅能在白天飞行。“太阳驱动”作为全球第一架昼夜飞行的飞机，并无任何排放或污染，展现了可再生能源的巨大潜力。在此之前，从未有过如此大的轻型飞机：约1.2万块太阳能板集成在机翼上，采集可再生能源并存储于4个电动机，白天所产生的电能还可以存储在锂电池里，这些能量将可驱动飞机夜间飞行。

锂离子电池：安全性有待配套技术支持

比起镍镉电池，锂电池正因为重量更轻、充电更快而得到电池生产商的大力推销。在新能源风潮的席卷下新型电池正在越来越多的成为替代汽油的动力系统。但这条路并非一帆风顺。

由于锂电池像汽油箱一样，能量高，材料稳定性差，因此具有着火、燃烧，甚至爆炸的可能性。虽然企业之间的电池和电控系统都不尽相同，但不管是磷酸铁锂电池还是三元电池都没有从本质上解决电池的安全性问题。

2013年年初，波音787飞机连续发生多次事故，全日航空公司的波音787锂电池起火事件最终引发了全球波音787停飞的多米诺骨牌效应。受此影响，空客正考虑放弃在新型A350飞机上使用锂离子电池，改为采用传统的镍镉电池。但波音宣称对锂离子电池的信心并未受到打击。波音表示将持续改进电池组设计，例如，在锂离子电池的各个单元格中加入绝缘材料，为重新设计的电池配上一个废气排放机制，并安装由耐高温玻璃制成的外壳。据悉波音也正在开发相应设备，以便让新电池能直接替换旧电池；并研发能够让飞行员监控各个电池单元格的监控设备。

可选驾驶系统：军民领域的双重宠儿

今年西科斯基公司公开了新研发的技术。这一名为“Matrix”的成套技术是一组软件算法，可使飞行器拥有更高等级的自主性。“Matrix”的目标是将方程式中的控制人员完全去除，用软件采集状态数据和信息、进行处理并做出飞机如何应对的决策。该程序在困扰驾驶员的某些任务中尤其有用，如飞入沙暴或在风浪大的航母甲板上着陆。利用“Matrix”系统引导飞机，飞行员面临的挑战能被完全消除。

西科斯基表示该架构可用于有人驾驶、选择性驾驶和无人驾驶飞行器，可集成到现有的飞行器上，可融入未来的产品设计中，也可作为系统或应用程序集成到西科斯基或其竞争对手生产的飞机中。

西科斯基正使用美国陆军的S-76和UH-60MU进行测试，如果该技术验证成功，可应用到多种军事用途，特别是自动货物运输。

飞机飞行时，机翼下表面压强高，上表面压强低，因此下表面气流就会在翼尖处流向上表面，这样在翼尖处就不断形成旋涡，从而产生“诱导阻力”，阻碍飞机前行。鲨鳍小翼可以部分阻断机翼翼尖处的上绕气流，使旋涡减弱，从而减小阻力，进而达到节油的效果。

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