德国复合材料专家 INVENT 与 SUSTAINair 合作以提高飞机的圆形度

地平线 2020 项目 SUSTAINair 是 11 个欧洲研究组织和工业合作伙伴的合作项目，最近于 2021 年 1 月启动，旨在研究和开发实现循环航空经济的解决方案。这包括提高资源效率和飞机性能，同时减少整个飞机生命周期的浪费和材料成本。财团合作伙伴指出，尽管航空业陷入不确定性，但推动大流行后航空业的绿色转型仍然是各国政府提供复苏之路的战略目标。

更具体地说，欧盟资助的研究旨在根据循环经济行动计划使整个航空供应链生态系统更加绿色，为航空航天制造设定新标准并增强跨部门协同效应。 SUSTAINair 项目预计将为航空业提供一条通向更具成本效益的低碳经济的跑道，同时解决资源消耗、浪费和排放量增加的问题。它得到了欧洲航空研究机构协会 (EREA) 未来天空研究计划的认可。

由奥地利理工学院 AIT-LKR 低排放交通中心研究工程师 Jürgen Roither 协调( Seibersdorf），奥地利最大的研究和技术组织，该项目为期 3.5 年，预算为 500 万欧元。

Roither 强调每个项目合作伙伴在飞机生命周期的特定循环经济阶段的互补功能。 “SUSTAINair 正在解决飞机部件价值链的所有阶段，从循环设计到制造、维护和维修，再到组装和回收，它将通过项目合作伙伴的综合能力和专业知识而脱颖而出，”他说。

Roither 补充说，高度监管的航空领域的材料创新需要获得认证才能飞行。因此，SUSTAINair 正在向欧盟航空安全局（EASA，德国科隆）寻求建议，该机构将由 EASA 高级研究协调员 Willy Sigl 领导。

“EASA 的贡献将缩短新创新产品和商业模式的上市时间，并实现高水平的安全、安保和环境保护。因此，EASA 支持选定的研究项目，例如 SUSTAINair，在认证、监管和安全评估方面发挥咨询作用，”Sigl 说。

复合纤维专家加入项目

复合纤维专家 INVENT GmbH（德国布伦瑞克）也加入了 SUSTAINair 项目。自 1996 年以来，INVENT GmbH 作为一家通过 EN 9100 和 Nadcap 认证的公司，一直在开发和生产高精度结构部件，从最初的想法到批量生产。这些技术知识和制造设施将在该项目中得到使用和进一步开发，以实现具有成本效益的复合纤维循环经济方法。

此外，INVENT 与高科技航空领域的紧密联系使该公司能够为项目中的一系列高影响力活动做出贡献。可变形状机翼（变形）的开发、传感器技术的集成技术和生产废料的新型再利用技术，只是其中的一小部分。 INVENT 在协调和组件制造以展示 SUSTAINair 开发的技术方面发挥着关键作用。基本的连接、界面设计和金属制造技术将转移到更复杂的联合演示器，其中将包括用于结构健康监测 (SHM) 的传感器集成，并将进行制造、测试和评估以验证项目目标的成就。

“SUSTAINair 项目选择了一种非常全面的方法来处理循环经济的概念，使其适应航空环境。这使得该项目成为一个令人兴奋的项目，并赋予其产生真正持久影响的潜力，不仅对环境和行业，而且在标准化政策方面，”INVENT 的 SUSTAINair 项目经理 Marc Joulian 总结道。

登陆买飞比

循环经济是一种通过尽可能长时间使用资源来充分利用资源的方法，从而增加其整个生命周期的总价值。航空航天对高质量材料的需求通常伴随着制造过程中的大量废物。这适用于金属合金和复合材料。

据报道，SUSTAINair 为金属和复合航空材料开发的新型升级和回收方法将有助于大幅减少制造和报废 (EOL) 过程中产生的废物。将为碳纤维和玻璃纤维热固性材料以及高性能热塑性复合材料开发升级回收解决方案。

SUSTAINair 协调员 Roither 补充说，该项目旨在为航空业开发接近净形状的组件（制造时与成品的尺寸和形状接近），以将购买与飞行的比率降低到接近 1，从而如果沿链条使用的材料多于丢弃的材料，则势在必行。这是通过在 AIT-LKR 使用最近发明的纳米共晶铝合金与先进的高压压铸技术相结合而获得的。 “这种加工在汽车行业被称为‘快速高效’。SUSTAINair 采用的技术和材料将使航空航天部件的制造‘快速、高效和清洁’，”Roither 说。

可减轻重量和二氧化碳排放的新型航空航天结构

新型金属合金和复合材料，如碳纤维增强聚合物 (CFRP)，用于减轻质量和提高空气动力学效率，改善飞行操作期间的燃料消耗，从而减少排放。在燃料消耗方面，材料或飞机结构的微小变化可能会产生重大影响。

考虑到这一点，SUSTAINair 财团的合作伙伴不仅要开发用于柔性机翼的新型材料，还要开发将传感器集成到此类飞机部件所用材料中的技术。例如，实时数据的监控使运营商能够调整飞机的飞行路径，从而降低油耗，同时提高飞机结构的安全性和可靠性，并降低维护成本。

然而，金属和复合材料的这种组合对连接和修复操作以及 EOL 过程中的循环方法存在技术挑战。 “SUSTAINair 的独特之处在于，其设计过程将形成价值链中的创新技术，这将使材料具有更长的寿命和更多的价值，考虑到 EOL 拆卸和升级，”航空航天教授 Chiara Bisagni 说结构和 AIAA 研究员，荷兰代尔夫特理工大学。

拆卸机器人以提高可回收性

飞机由需要连接的各种材料的许多部件组成。目前连接是通过使用铆钉完成的，铆钉很难拆卸。这使得飞机部件的分离和有效回收具有挑战性且成本高昂，以至于在经济上不可行。铆钉还会使飞机更重，从而对油耗产生负面影响。项目合作伙伴在焊接和其他连接技术方面的特殊专业知识最终可以消除对铆钉的需求。据项目合作伙伴称，如果不改变 EASA 等航空当局给出的当前标准，就无法采用这种创新。

在飞机 EOL 处理中引入工业 4.0 技术，SUSTAINair 项目还将开发一种机器人头，可自动检测和移除铆钉，实现合金分离，从而实现更高价值的回收飞机材料。 “为了支持连接和移除活动，INVENT 开发了一项新技术来实现粘合剂粘合复合材料部件的无损伤分离。 SUSTAINair 为我们提供了进一步开发它的机会，”INVENT 的 SUSTAINair 项目经理 Jesper de Wit 补充道。

在 Flightpath 2050

项目合作伙伴站在循环航空的前沿，追求欧盟绿色协议和飞行路径 2050 设定的目标。 向循环经济过渡带来的技术创新可被视为应对 COVID-19 经济影响的途径整个航空零部件供应链上的行业大流行。

该项目的合作伙伴是：AIT-LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH（奥地利）、荷兰航空航天中心 – NLR（荷兰）、Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. – DLR（德国）、JOANNEUM RESEARCH（奥地利）、林茨约翰内斯开普勒大学（奥地利）、代尔夫特理工大学（荷兰）、AEROCIRCULAR（比利时）、INOCON Technologie GmbH（奥地利）、INVENT GmbH（德国）、Dutch Thermoplastic Components BV （荷兰）、RTDS 协会（奥地利）

该 SUSTAINair 项目已根据赠款协议 101006952 获得欧盟地平线 2020 研究和创新计划的资助。