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         作為歐盟“潔凈天空2(Clean Sky 2) ”計劃的一部分，航空業正在尋找可持續性的飛行路徑。“潔凈天空2”多功能機身演示機(MFFD)長8.5米，機身部分由復合材料制成，直徑為4米，讓我們一睹下一代飛機的可能面貌。現在，隨著MFFD最大的組件——8.5米長的機身下部蒙皮的鋪設，荷蘭航空航天研究中心（Royal NLR） 的 STUNNING 項目有望成為 MFFD 最大的組成部分。

隨著歐洲努力應對氣候危機，歐盟已經開始推出幾個計劃，旨在挑戰幾乎所有領域的現狀，所有這些計劃的目標都是提高可持續性并減少我們的碳足跡。對于航空航天業，潔凈天空2計劃及其多功能機身演示器 (MFFD) 旨在直接從源頭上挑戰飛機的結構——尋找如何從傳統鋁材過渡到下一代碳纖維增強復合材料不僅可以改善結構，還可以大大減少排放的方法。

為了在 MFFD 框架中發揮主導作用并分享他們在復合材料方面的專業知識，Royal NLR 與合作者 GKN Fokker（主導）、TU Delft 和德國的 Diehl 共同開展了他們自己的名為 STUNNING 的項目。他們的目標是展示和驗證使用復合材料（即熱塑性塑料），可以幫助實現下一代飛機能夠提供與鋼和鋁相同的強度和耐久性，同時大幅減少生產和維護的總時間。以及減輕飛機的總重量和隨后的排放物。

NLR 高級研發復合材料工程師 Joachim de Kruijk 表示：“歐洲可能有一半的航空航天業參與了 MFFD 項目，因為我們真正深入研究了各種制造技術，所有這些技術都考慮到了可持續性。” “在研究各種制造選項和材料時，我們認為實現更可持續機身結構這一目標的最佳方法是利用新一代熱塑性材料。我們看到這種材料可以改變制造方法和設計技術，從而使飛機更輕，這意味著更少的燃油消耗和二氧化碳以及氮氧化物的排放量——同時保持我們對傳統鋁制飛機的強度和安全性的期望。”

世界首創

許多現代飛機，如空客A350 XWB和波音787夢想客機，已經在部件、支架甚至機身外殼的構造中使用了復合材料（即熱固性材料）。然而，在 STUNNING 項目中，GKN Fokker和NLR的專家們的任務是設計制造大型飛機和結構件的高生產率。

“使用熱塑性塑料帶來的真正改進之一是，在制造和組裝過程中，與熱固性材料不同，這種材料可以多次加熱和再加熱，以確保均勻性和粘合性，”De Kruijk 解釋說。“在 STUNNING 中，我們的目標之一是展示如何將不同的過程結合起來構建結構性和非結構性組件以實現完全集成。為此，我們著手建造機身的整個下半部分，不僅要深入了解飛機蒙皮的可制造性，還要了解子結構（如蒙皮下的加強筋）和其他結構件（如地板梁）的可制造性，以及部分的機艙、系統甚至貨艙門。”

世界上最大的已知單一熱塑性塑料件

帶著這些崇高的目標，合作者們開始測試他們的各種制造技術，以構建要集成到機身中的眾多部件和結構。對于NLR來說，這意味著要測試他們的知識和生產能力，其中最大的部分是機身下腹部。在其內部最先進的自動纖維鋪放機的幫助下，NLR 實現了目標，構建了機身蒙皮的下半部分——單件，長 8.5 米，直徑 4 米——世界上最大的已知單一熱塑性塑料件。

差異化因素

這當然是一個不小的壯舉，因為以前從沒有做到過。雖然熱固性復合材料越來越多地用于飛機制造，但大型熱塑性部件相對來說是該領域的新產品，這也意味著相對而言，它的成本可能更高一些。但De Kruijk表示，這只是表面價值，因為收益遠遠超過價格。

“例如，熱塑性塑料比熱固性塑料輕一點，因為它是一種更堅韌的基體材料，并且具有更好的抗沖擊損傷能力，這很重要，”De Kruijk解釋說。然而，除此之外，還有材料在制造中的利用方式。要連接熱塑性塑料的不同部分或部件，你只需要加熱材料焊接在一起。這意味著我們將取消傳統飛機上的數十萬個緊固件，這無疑將大大降低飛機的重量。”

NLR負責研究的另一個課題是如何檢查、維護和修理由熱塑性塑料制成的飛機。到目前為止，大型復合材料部件在飛機上的使用還比較有限，這意味著在檢查、維護和維修方面的數據和實踐要少得多。

“目前，我們正致力于開發一些無損檢測(NDI)技術，用于檢查飛機，如熱成像和剪切成像，但該技術還未完全成熟。目前，我們使用超聲波檢查來檢查缺陷和問題，但這可能是一個耗時的過程。“然而，目前對常規飛機的檢查和維修也很緩慢。由于熱塑性塑料的特性，能夠重新加熱和焊接在一起，我們可以看到，維修可以比傳統飛機快得多。想象一下，不用親自檢查整個結構的每一個鉚釘，可以節省多少時間。”

整合

由于最終表皮的大小，制作了兩個部分。隨著下機身蒙皮的第二個90度段的鋪層完成，下一步是將下機身蒙皮的兩個90度段合并成一個180度的機身蒙皮段。然而，要做到這一點，需要一個非常大的高壓釜，它能夠裝配和加熱超大尺寸的部件來將它們連接在一起。因為在荷蘭沒有這樣的高壓釜，所以這兩半將被送往德國進行整合。然而，由于疫情該項目的這一步驟已被多次推遲。目前，這一過程定于6月底進行。

“假設我們可以在 6 月份推進這兩個機身部分的連接，我們預計可以在夏天之前將加固的表皮帶回 NLR，開始詳細NDI過程徹底測試,驗證其成功和建立完整的質量降低機身的下部蒙皮，”De Kruijk 說明。“之后，我們會將其運送給我們在 GKN Fokker 的合作伙伴，在那里可以完全組裝和集成 STUNNING 項目中開發的各種部件。”