您想了解的 10 个新兴航空航天技术趋势

据估计，到 2040 年，全球太空经济的收入将超过 1 万亿美元，其中包括一系列涉及太空研究、探索和利用的活动。航空航天业有如此多的方面——以及数十亿美元的支持——有许多增长和创新的机会。继续阅读以详细了解未来几年可预测的 10 大航空航天技术趋势。

快速链接：

• 什么是航空航天技术？
• 当前航空航天行业展望
• 值得关注的 10 个航空航天工程技术趋势
• 航空航天的未来就在这里！

什么是航空航天技术？

航天是指大气层和外层空间的统称；这是一个多元化的行业，具有多种商业、工业和军事应用。航空航天工程由航空和航天组成，飞机和航天器的研究、设计、生产、运行或维护涉及众多组织的工作。

因此，航空航天技术是指飞机和航天器的建造、测试和维护。技术人员可能会参与与可靠且可重复使用的太空运载火箭和相关地面支持设备相关的系统的组装、服务、测试、操作和维修。

当前航空航天行业展望

受大流行影响最严重的行业之一是商业和与商务相关的飞机旅行；事实上，2020 年是航空旅行需求历史上最糟糕的一年。然而，随着疫苗的广泛普及和 COVID-19 限制的放宽，60% 的美国人表示他们计划在 2021 年旅行比 2019 年更多。尽管全球航空旅行估计有所增加，但消费者的行为很可能鉴于大流行，模式将发生变化；例如，目前人们越来越关注短途和国内航班，而不是长途国际航班。

另一方面，尽管大流行仍在持续，但 2020 年上半年的太空发射与往年基本持平； 41 次成功发射仅略低于 43 次成功发射的五年平均水平。随着资金的不断增加和成本的下降，航天工业可能会遇到更多的机会，主要是在卫星宽带互联网接入方面。 2020 年，太空投资保持强劲，为 256 亿美元，2021 年投资势头也可能保持稳健。

总体而言，航空航天业正在缓慢但肯定地从 2020 年的字面和隐喻的停滞中复苏。

值得关注的 10 个航空航天工程技术趋势

随着航空航天工业的不断改进，以下十个航空航天工程技术趋势值得关注。

1.零燃料飞机

空中客车公司最近公布了世界上第一架零排放氢商用飞机的三个概念，该飞机可能在 2035 年投入使用。这些概念各自代表了通过探索各种技术途径和空气动力学配置来实现零排放飞行的不同方法，以支持他们的雄心开创整个航空业脱碳的先河。空中客车公司提出的所有概念都依赖氢作为主要动力源——他们认为这种选择作为清洁航空燃料具有非凡的前景，并且可能成为航空航天和许多其他行业的解决方案，以满足其气候中和目标。

2.结构健康监测 (SHM)

结构健康监测涉及使用定期采样响应测量来监测桥梁、飞机和建筑物等工程结构的材料和几何特性的变化，随着时间的推移对系统进行观察和分析。涉及灾难性疲劳失效的飞机事故有可能造成重大人员伤亡，这使得航空航天工业这一分支的创新变得如此重要。

结构健康监测的基础是能够使用嵌入式或附加的无损评估 (NDE) 传感器监测结构，并利用数据评估结构的状态。在过去的十年中，研究人员在开发用于 SHM 的 NDE 传感器方面取得了重大进展，并且他们开发了分析和交流 SHM 结果所需的硬件和软件。 NDE SHM 传感器已经达到一定程度的成熟度，能够监测大面积的结构，包括光纤、主动超声波和被动声发射。

此外，低成本的新兴计算硬件，例如图形处理单元 (GPU)，使得越来越多地使用先进的基于物理的模型来改进 NDE 检查和先进的数据分析方法，例如机器学习。例如，这与 NASA 尤其相关，因为需要开发新工具以支持长期太空飞行。

3.先进材料

创新材料可用于广泛的领域——从更轻、更灵活的飞机和新兴的高超音速系统，到个人防护设备以及任何可以减少风险或损坏的地方。开发先进材料的进展有望解决能量收集、伪装、结构和个人健康监测等功能的集成问题。例如，石墨烯是一种碳基材料，它只有一个原子厚，可用于制造重量轻、耐用且适用于高容量储能的电池——此外，它们的充电速度比普通电池更快。

4.智能自动化和区块链

区块链通常与加密货币系统相关联，它使用数据透明度来增强安全性。由于没有单点故障，可以实现记录级数据安全性和更高网络弹性的公钥加密。此外，访问权限和授权管理可以实现自动化，从而释放资源以解决其他安全措施或问题。

这是如何运作的？区块链可以安排内部和外部供应链参与者一直到最终客户的交流，而不是在价值链上移动组件、设备和系统的重大努力。它也提供了跨分布式人群的安全、可审计、可追溯和可共享的记录。制造合作伙伴与其客户之间的共识可以通过共享的区块链账本快速达成，因为这会留下清晰且不可更改的设计历史、所有更改、测试结果、所有组件来源的认证记录，以及更多。

5.增材制造（3D 打印）

3D 打印，也称为增材制造，已被证明是一种出色的制造解决方案，可用于生产与其他类似的传统制造部件相比，其使用的材料显着减少的部件和部件。由于该材料可用于通过增材制造来制造物品，因此可以构建极其复杂的几何形状，尽管所用材料的密度降低了，但仍具有很大的强度。

由于在速度、容量、燃料消耗、排放等方面的性能提高，减轻重量对航空航天技术行业至关重要。这种认识促使航空航天和国防工业在其最新产品中寻找 3D 打印的应用，从座椅框架到空气管道。

6.超音速飞行

超音速飞行是指飞机的飞行速度超过音速。美国联合航空公司宣布计划在 2029 年购买 15 架新的超音速客机，并“将超音速速度回归航空”。超音速飞行听起来很熟悉？此类客运航班于 2003 年法国航空和英国航空退役协和式飞机后结束。

新的 Overture 飞机将由总部位于丹佛的 Boom 公司生产，该公司尚未对超音速喷气式飞机进行飞行测试。美联航的交易条件是新飞机符合安全标准和噪音污染问题。

7.更具弹性和动态的 A&D 供应链

由于大流行，飞机需求下降以及人员和货物流动受到限制，导致许多重要的航空航天和国防 (A&D) 供应链中断。这对较小的供应商造成了影响，尤其是那些大量涉足商业航空航天和售后市场业务的供应商。

到 2021 年，该行业的重点可能会转向将供应链转变为更具弹性和动态的网络，这可以通过使用岸上、垂直整合和加强网络防御等策略来实现。为了进一步加强供应链，OEM 和供应商应利用数字工具，包括自动化内部流程和简化工作流程、实施智能管理系统以及使用数据分析。在德勤最近进行的一项调查中，72% 的行业高管表示他们正在投资供应链生态系统，以利用外部联盟合作伙伴。

8.利用物联网 (IoT) 预测维护问题

飞机维修公司广泛使用物联网技术对飞机零部件和设备进行预测性维护。基于物联网的预测性维护解决方案可以帮助预测潜在的损坏，例如通过从连接到 CNC 机器主轴的超声波和振动传感器收集数据。分析收集到的数据有助于在损坏之前识别易碎的主轴和刀具。物联网技术用于将来自发动机、襟翼、放气值和起落架的关键数据发送给技术人员以进行预防性维护。该数据可帮助技术人员制定维护计划、采购零件并安排相关工人修理设备。

9.人工智能 (AI)

航空航天技术行业也受益于人工智能以及在研究和教育中使用机器或主动学习。机器学习能够通过使用人工智能来发现数据中的新模式和关系，从而获得对材料的新见解。与人类大脑处理信息所需的时间相比，人工智能可以处理比人类复杂得多的问题，并且可以在瞬间处理数千种结果。

例如，为了创造下一代技术，美国空军研究实验室 (AFRL) 的研究人员正在使用机器学习、人工智能和自主系统来成倍地提高材料发现的速度并降低技术成本。

10.自主飞行系统

实施自主技术已成为多个行业的增长趋势，航空航天业也不例外。其中大部分都集中在增加自主飞行上，最终目标是推出完全无人驾驶的飞行。虽然这可能还需要几年的时间，但在未来几年内，投资和创新将始终朝着这个方向发展。我们可能会看到飞机被裁减到只有一名飞行员，然后在未来几年内实现自主运营。无人机已经发生了这种情况，尽管这项技术显然需要扩大规模，然后才能为客机和长途旅行做好准备。

航空航天的未来就在这里！

创新技术和制造工艺似乎在不断发展，随着航空航天公司寻找利基供应商来帮助扩大其供应链，中小型制造商正在从中受益。紧跟最新趋势可以帮助您的制造企业充分利用航空航天业的所有优势。

当今的航空航天行业一如既往地复杂和脆弱，因此获得专家咨询同样必不可少。立即联系 CMTC，了解我们如何帮助优化您的航空航天技术运营！