波音擬將3D打印模擬冰塊用于飛機認證增強飛機安全

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近日，航空巨頭波音公司向美國專利局提交了一份專利申請，該專利的內容是制造人造冰的一種方法。當然，該公司的這項技術并不是要為其VIP顧客提供新奇的冰塊，而是一種3D打印塑料與復合材料的特殊方法。使用這種方法打印出來的形狀可以粘到飛機的機翼和其它表面上，用于模擬結冰。據波音公司稱，這項技術將有助于簡化和減少飛機認證的成本。

如果您生長在北方的話，您可能對隆冬清晨窗戶玻璃上的霜花并不陌生。這都是空氣中的水汽碰到冰冷的固體表面而產生的結晶，也算得上冬日的一景。但是，這事如果發生在飛機上就不那么好玩了，如果冰在飛機機翼的前沿堆成一坨的話，將會降低飛機的空氣動力學特性，甚至有可能導致飛機失速的風險。

正因為如此，美國聯邦航空管理局（FAA）以及其他國家、國際航空機構都要求對所有新飛機進行在冰霜條件下安全運行的認證。也就是將目標飛機放置在一個超級冷的風洞里，在那里飛機的表面會聚集起冰塊。然后檢測人員會測量這些冰塊并用玻璃纖維和樹脂去復制它們。其復制品的表面還要經過粗糙化處理，使其紋理與冰基本一致，然后通過機械手段將其裝到飛機的表面（通過螺栓固定）。最后讓飛行員進行試飛，以表明該飛機在這樣不利的負荷下仍然能夠正常工作。

波音公司稱，上述過程有許多缺點。它緩慢、成本高、不精確，無法實現對重要變量的控制，而且可能會損壞非常昂貴的飛機。為了解決這一問題，該公司給出的答案將3D打印技術引入該測試過程，使用樹脂或者其它材料3D打印出冰塊的形狀，而且這種3D打印的“冰塊”是根據特定飛機的要求制作的，以滿足特定的測試要求。

根據該專利申請文件，該人造冰的制造是從飛機的計算機模型開始的。根據這個計算機模型，測試人員可以設計出與機翼表面精確匹配的“冰塊”形狀。在3D打印完成后，它們被用雙面膠固定到機翼的前沿、安定翼、方向舵上。使用雙面膠來代替螺栓固定，不僅更加穩固，而且在測試完成之后，也更容易解除粘連，將這些“冰塊”取走。

據了解，這些借助計算機設計的人造“冰塊”，可以根據需要為其設計各種性能，比如密度和質地等，然后在其CAD文件中設計一系列特定的層，以產生一個復雜的內部結構，來模擬實際的冰塊。所以測試人員可以實現更高水平的控制，比如按照自己希望的厚度、剛性或者其它來制造各種“冰塊”，以評估飛機應對各種條件的能力。

波音公司稱，這些“冰塊”甚至打印上識別編碼和標記，以確保它們能夠被放在正確位置并對齊。整個過程是基于一個高水平的作業流程圖來設計的，它可以使用塑料、金屬、復合材料，或其它材料作為介質來3D打印，甚至可以使用減材制造，或者將兩種方法組合起來創建最終的形狀。

文章部分內容源自天工社

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