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武晨

3D打印：“魔豆效應”漸入佳境

3D打印于2012年開始進入媒體視野，事實上制造業對它的關注已經持續了20年，2013年則是結出累累果實的開始。在2013年5月29日召開的首屆世界3D打印技術產業大會上，知名3D打印行業研究機構Wohlers Associates公司所發表的2013年報告顯示：2012年，全世界3D打印行業總產值增長了28%，達22億美元。3D打印機的全球銷量同比增長25%，其中38%產自美國，中國占8.5%。美國《時代》周刊已將3D打印列為“美國十大增長最快的工業”，而3D打印技術也入選了麻省理工學院《科技評論》雜志“2013年度突破性科學技術大獎”。

在航空領域，GE航空集團2012年收購了Morris科技公司，這家公司獨有的層疊制造工藝可以利用3D打印技術將金屬粉末打印成各種部件。2013年8月GE航空集團成功利用這項技術制造出LEAP噴氣式發動機的噴嘴。目前GE航空計劃與斯奈克瑪合作，最晚于2016年啟動增材技術生產LEAP發動機噴嘴的全速生產。

中國在3D領域的領先技術最典型的是鈦合金大型構件激光成型技術。2012年度國家科學技術獎勵大會上，北航和中航工業沈陽飛機設計研究所聯合開發的“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成型技術”獲國家技術發明一等獎。其制造的大型復雜整體鈦合金構件成功在C919大型客機等研制生產中得到工程應用。

機上Wi-Fi：新利潤增長點有待標準化推廣

2013年7月4日，在國航北京飛往成都的CA4108航班上，乘客按照工作人員的提示，在平板電腦上輸入用戶名、密碼和座位號后就能自由登錄實現上網，自由瀏覽股票、電子郵件，甚至刷新微博。中國民航局局長李家祥更從這次航班上發出了國內首個空中微博。

機上Wi-Fi技術在國外已經不算稀奇。2013年1月17日美聯航在一架執飛國際航線的寬體飛機上首次推出了基于衛星的機上無線網絡服務，從而成為美國首家在長途國際航線上提供該服務的航空公司。該飛機機型為波音747，其采用了松下航空電子公司的Ku波段衛星技術，為跨大西洋和太平洋航線上的乘客提供機上無線網絡服務。美聯航預計在年底完成主要航線上300架飛機的衛星無線網絡安裝工作。

松下航電公司所采用的“星基”技術方案是指機載系統直接把數據傳輸到衛星，再由衛星發回地面網絡中心。與之相對應的“陸基”技術是通過改造地面基站，與機載系統直接通訊進行數據傳輸。國航的Wi-Fi測試航班所用的是“星基”技術。二者各有利弊：“星基”技術原理實際上可以提供全球上網功能，適用于國際航線，但要提高上網速度所需成本和難度也較高；而“陸基”技術的提升成本較小，但航行途中網速變化頻繁，地面基站所能夠服務的航線范圍有限。

機上Wi-Fi正在成為航空公司所提供的乘客體驗服務的重要產品，同時也受到了國內各大互聯網服務供應商和移動運營商的青睞。但這一技術的大規模應用還有待技術標準的確定和民航局的審批。

小翼之戰：高油價下的“老”把戲

2013年5月17日，東航接收中國首架裝配“鯊鰭小翼”的空客A320，成為了中國首家使用“鯊鰭小翼”A320的航空公司。2013年10月，空客宣布啟動針對已經投入運營的A320系列飛機的“鯊鰭小翼”改裝服務，這項服務將于2015年開始正式實施。同時更宣布計劃為A380巨無霸客機安裝翼梢小翼，以提高燃油效率。

空客“鯊鰭小翼”推出于2009年底，是現款A320系列飛機的選裝配置，也是新推出的A320neo系列飛機上的標準配置。越來越多的航空公司客戶主動選擇配有“鯊鰭小翼”的A320系列飛機，它正在成為難以或缺的一部分。

據稱，空客之所以此時推出“鯊鰭小翼”，是看準燃油價格上漲對航空公司的壓力越來越大的時機，使得鯊鰭小翼能夠對客戶起到最顯著地成本降低作用。事實也證明“鯊鰭小翼”大受歡迎：2013年空客計劃交付的A320系列飛機中，大約有一半裝配鯊鰭小翼；而將于2014年交付的A320系列飛機中，絕大部分都將裝配鯊鰭小翼。

在空客推出“鯊鰭小翼”的同時，波音繼2001年推出的737系列飛機上的小翼之外，于2012年公布了為737MAX專門研制的一項新的翼梢小翼設計概念——“雙羽狀”翼梢小翼。而APB公司幾乎在同一時期也開始了為737NG研制新型翼梢小翼的工作，并設計出了“雙叉彎刀”翼梢小翼。

電動滑行系統：提升環保，降本與運營效率的多贏“利劍”

日前，空客公司與霍尼韋爾航天公司（Honeywell Aerospace）和賽峰公司（Safran）合資組建的EGTS（Electric green taxiing system）國際公司簽署諒解備忘錄，進一步開發并評估用于空客A320系列飛機的自動電動推出及滑行解決方案。該協議標志著EGTS開發的電動綠色滑行系統已經被選定作為A320系列飛機的新的推出及滑行解決方案的選項之一來加以評估。

這一綠色電動滑行系統于2013年夏通過第一階段滑行測試，并在巴黎航展上亮相。2013年9月底，這套系統又亮相于北京國際航空航天展。

此項技術使飛機在滑行期間無需使用主發動機動力，改為以飛機自身的電力系統驅動自主滑行。與混合動力汽車在低速行駛時使用電力的原理相似，綠色電動滑行系統將顯著減少飛機在滑行期間使用主發動機的時間，進而在每次飛行班次中降低多達4%的燃油消耗，提升航空公司運營效率，也使得機場管理靈活性更高。

由于飛機主發動機的最佳使用狀態是在飛行狀態下而非滑行期間。因此飛機在地面滑行時，會造成與功率不成比例的燃油浪費。根據霍尼韋爾和賽峰集團估計，中短程飛機每天的滑行時間最多長達2.5小時，綠色電動滑行系統可幫助每架飛機每天節省大約600千米的燃油量。

超聲速飛機：多國搶占技術高地

在后協和時代，超聲速飛機仍然吸引著人們的目光。在美國，如果沒有FAA的豁免，馬赫數0.99以上的飛行是被美國政府禁止的。國際民航組織（ICAO）的標準也禁止任何能夠造成“聲波擾動”的飛機飛行，但這一標準的另一層定義則是：如果飛機產生的超聲速沖擊波無法被地面感知，則可以飛行。因此消除超聲速沖擊波的技術已經成為了航空制造商眼中的必爭標的。

據外媒報道，NASA正在計劃與飛機制造商合作，建造一架X系列一百座的超聲速驗證機，旨在向監管機構證明新科技和設計技術能夠降低聲爆以達到內陸航班的噪聲標準。

灣流公司（Gulfstream）也發布了最新超聲速公務機設計并申請專利，設計圖顯示了該飛機的一些特征：可伸縮的機鼻、高傾斜角度的機身以及可變后掠翼。灣流公司已經獲得了“超聲低語者”（Sonic Whisper）的商標，計劃用于其最新的超聲速飛機。目前灣流公司最快的飛機是G650，曾創下馬赫數0.925（約1133km/h）的最高速度。

而2013年8月，日本宇宙研究開發機構（JAXA）在瑞典的一個試驗場也實施了無人超聲速試驗機落下飛行試驗。可惜試驗機在飛行過程中發生異常振動，隨后降落地面。該型飛機的主要設計目標也是降低飛機在進行超聲速飛行時的噪聲，以便推進超聲速飛機的商用進程。

太陽能飛機：詩意生活，概念先行

2007年11月5日，歷時四年完成的“太陽驅動”（Solar impulse）太陽能飛機樣機在瑞士亮相。2013年夏天在美國結束了為期兩個月的跨越美洲大陸之旅。自2010年4月7日首飛成功后，“太陽驅動”號于2011年首次完成瑞士至比利時跨國飛行，曾創造了26小時9分的不間斷晝夜飛行紀錄，由此成為目前世界上飛行時間最長的太陽能飛機，也是首次進行夜間飛行的太陽能飛機。接下來于2012年5月完成瑞士至摩洛哥跨洲飛行，計劃在2015年進行環球飛行。

太陽能飛機雖已有30年歷史，但在“太陽驅動”號之前的飛機僅能在白天飛行。“太陽驅動”作為全球第一架晝夜飛行的飛機，并無任何排放或污染，展現了可再生能源的巨大潛力。在此之前，從未有過如此大的輕型飛機：約1.2萬塊太陽能板集成在機翼上，采集可再生能源并存儲于4個電動機，白天所產生的電能還可以存儲在鋰電池里，這些能量將可驅動飛機夜間飛行。

鋰離子電池：安全性有待配套技術支持

比起鎳鎘電池，鋰電池正因為重量更輕、充電更快而得到電池生產商的大力推銷。在新能源風潮的席卷下新型電池正在越來越多的成為替代汽油的動力系統。但這條路并非一帆風順。

由于鋰電池像汽油箱一樣，能量高，材料穩定性差，因此具有著火、燃燒，甚至爆炸的可能性。雖然企業之間的電池和電控系統都不盡相同，但不管是磷酸鐵鋰電池還是三元電池都沒有從本質上解決電池的安全性問題。

2013年年初，波音787飛機連續發生多次事故，全日航空公司的波音787鋰電池起火事件最終引發了全球波音787停飛的多米諾骨牌效應。受此影響，空客正考慮放棄在新型A350飛機上使用鋰離子電池，改為采用傳統的鎳鎘電池。但波音宣稱對鋰離子電池的信心并未受到打擊。波音表示將持續改進電池組設計，例如，在鋰離子電池的各個單元格中加入絕緣材料，為重新設計的電池配上一個廢氣排放機制，并安裝由耐高溫玻璃制成的外殼。據悉波音也正在開發相應設備，以便讓新電池能直接替換舊電池；并研發能夠讓飛行員監控各個電池單元格的監控設備。

可選駕駛系統：軍民領域的雙重寵兒

今年西科斯基公司公開了新研發的技術。這一名為“Matrix”的成套技術是一組軟件算法，可使飛行器擁有更高等級的自主性。“Matrix”的目標是將方程式中的控制人員完全去除，用軟件采集狀態數據和信息、進行處理并做出飛機如何應對的決策。該程序在困擾駕駛員的某些任務中尤其有用，如飛入沙暴或在風浪大的航母甲板上著陸。利用“Matrix”系統引導飛機，飛行員面臨的挑戰能被完全消除。

西科斯基表示該架構可用于有人駕駛、選擇性駕駛和無人駕駛飛行器，可集成到現有的飛行器上，可融入未來的產品設計中，也可作為系統或應用程序集成到西科斯基或其競爭對手生產的飛機中。

西科斯基正使用美國陸軍的S-76和UH-60MU進行測試，如果該技術驗證成功，可應用到多種軍事用途，特別是自動貨物運輸。

飛機飛行時，機翼下表面壓強高，上表面壓強低，因此下表面氣流就會在翼尖處流向上表面，這樣在翼尖處就不斷形成旋渦，從而產生“誘導阻力”，阻礙飛機前行。鯊鰭小翼可以部分阻斷機翼翼尖處的上繞氣流，使旋渦減弱，從而減小阻力，進而達到節油的效果。