推进多功能机身演示机：开创可持续飞机创新

降低燃油排放与能耗、实现单通道商用飞机月产60架以上，驱动Clean Sky 2欧洲合作伙伴为2035年后下一代飞机开发技术。轻量化复合材料与更快、更环保制造工艺让目标成真，特别是多功能机身演示机（MFFD）项目。

该项目由空客（德国汉堡）牵头，联合学术界与航空业合作伙伴，主要交付物为8米长热塑性复合单通道商用飞机机身桶段演示机，计划2022年生产。MFFD是Clean Sky 2大型客机（LPA）创新飞机演示平台（IADP）三个全尺寸机身段之一。

MFFD项目始于2014年，目标包括：

• 实现月产60-100架
• 减轻机身1000公斤
• 降低经常性成本20%

为达成目标，数十个子项目与工作包并行，生产两主体结构：上机身壳与下机身壳，焊接成最终演示机。无紧固件/无孔焊接连接是核心。两半均用Toray Cetex TC1225低熔点聚芳醚酮（PAEK）碳纤维热塑性预浸料（Toray Advanced Composites，美国加州Morgan Hill）。据DLR连接与装配技术主任Lars Larsen博士，两半将测试不同制造技术。

下机身段通过STUNNING项目（智能多功能集成热塑性机身）生产，包含多子项目（如MECATESTERS专注感应焊接）。下段含焊接加劲肋与框架的下机身壳、客舱货舱地板结构及相关系统内饰元件。

STUNNING由GKN Fokker（荷兰Papendrecht）牵头，关键伙伴含Diehl Aviation（德国Laupheim）、荷兰航空航天中心（NLR，阿姆斯特丹）、代尔夫特理工大学（TU Delft）。旨在成熟自动化装配工艺、热塑性制造与焊接技术、集成设计制造开发、先进电气系统架构。

“我们产业影响双重：演示机装配自动化水平、开发可持续生产方式，”GKN Fokker项目经理Bas Veldman博士说。

据Veldman2020年2月论文，下机身模块化装配是实现快速生产关键。机身主蒙皮由超声/激光加热自动铺带（ATL）机铺设大尺寸碳纤维/热塑性预浸料预制件，但非原位固结。细节由自动铺丝（AFP）机铺设。机器人将预制件置入雌模，抽真空袋后高压釜固结。Veldman称非高压釜工艺也在研究。加劲肋与框架将焊接至蒙皮。

“原计划今年完成所有部件制造，”Veldman说，因疫情延期，“现延至明年。但不少小件如夹件、支撑、支架已完成，用于安装飞机座椅等组件。强调可持续制造，Veldman补充部分夹件由演示机其他部件下脚料再制，通过Clean Sky 2项目ECO-CLIP。”

2020年初起，生产8米上壳的联盟含空客、Premium Aerotec（德国奥格斯堡，工业与结构设计主导）、DLR（负责蒙皮铺设与焊接技术开发）、Aernnova（西班牙Vitoria-Gasteiz，生产加劲肋）。

上半段设计。图片来源：德国航空航天中心（DLR）

为使航空业转向更昂贵热塑性材料，Larsen说：“必须证明生产能省成本。”上半段联盟开发新型先进铺丝（AFP）技术，显著含碳纤维/PAEK蒙皮原位固结，以及连续超声焊接与电阻焊接产业化，集成加劲肋、框架等组件，提升安全降成本。DLR先造1米前演示测试壳验证技术，计划2020年底完成前演示壳蒙皮制造。加劲肋集成计划2021年初。

两半全尺寸版本预计2021年底完成。完成后将在Fraunhofer IFAM（德国Stade）焊接成最终演示机。