城市空中交通（UAM）是一種安全高效的空中交通系統(tǒng)，用于按需移動(dòng)模式（ODM），已成為空中交通的前沿系統(tǒng)之一。

與商用飛機(jī)相比，生產(chǎn)量更大，尺寸更小，這就需要開發(fā)新一代復(fù)合材料和制造方法，以滿足ODM的經(jīng)濟(jì)性、安全性和對環(huán)境友好的要求。設(shè)計(jì)一種新型復(fù)合材料，采用對齊的短纖維增強(qiáng)，該復(fù)合材料可以高速?zèng)_壓成片狀，保證強(qiáng)度的同時(shí)重量輕，可裁剪，以滿足在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用條件。

特拉華大學(xué)（UD-CCM）開發(fā)了一種高度對齊的短纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料原料（添加量大于57%的體積分?jǐn)?shù)），能夠以高速率（工藝循環(huán)時(shí)間僅1分鐘）實(shí)現(xiàn)類似汽車的生產(chǎn)過程，其性能相當(dāng)于航空航天級應(yīng)用的連續(xù)纖維復(fù)合材料。該工藝可以實(shí)現(xiàn)將定制坯料一步成形為復(fù)雜幾何形狀。利用一套自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，將纖維以一定速度轉(zhuǎn)換為零件，創(chuàng)建新的預(yù)浸料坯和定制坯料格式，用于模型驗(yàn)證、數(shù)據(jù)庫生成和成型演示。

該技術(shù)是基于TuFF復(fù)合材料開發(fā)的零件設(shè)計(jì)工藝，以滿足航空航天應(yīng)用性能的同時(shí)提高生產(chǎn)速度。結(jié)合實(shí)驗(yàn)和建模的方法研究該技術(shù)。建模方面將側(cè)重于可視化和監(jiān)控加工過程中的纖維尺度的對齊機(jī)制，以保證高度對齊的短纖維層的機(jī)械加工效率，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型用于零件的開發(fā)和工藝設(shè)計(jì)。

制造業(yè)研究、技術(shù)轉(zhuǎn)型和配套教育是下一階段努力的主要目標(biāo)。美國國家航空航天局（NASA）的項(xiàng)目規(guī)劃圖（Roadmap）確定了UAM在未來15年內(nèi)的技術(shù)要求，到2026年開發(fā)出可運(yùn)行的原型，到2031年實(shí)現(xiàn)技術(shù)的大范圍應(yīng)用。ULI的目標(biāo)是解決無人機(jī)制造和商用航空領(lǐng)域中復(fù)雜幾何形狀的復(fù)合材料部件制造中的技術(shù)障礙，以滿足航空航天性能要求的同時(shí)提高生產(chǎn)率，并將技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用。

高度對齊的短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的開發(fā)為該技術(shù)提供了可行性的條件，該復(fù)合材料可以像金屬一樣設(shè)計(jì)，沖壓成型，并像金屬那樣重復(fù)使用或回收。

配套教育是該項(xiàng)目的核心宗旨，將為本科實(shí)習(xí)生、復(fù)合材料制造專業(yè)的研究生以及與HBCU和行業(yè)合作伙伴的合作培訓(xùn)/教育機(jī)構(gòu)提供機(jī)會(huì)。該團(tuán)隊(duì)還包括OEM/Tier 1合作伙伴、材料供應(yīng)商和其他復(fù)合材料行業(yè)相關(guān)企業(yè)。

此文由中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)翻譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請注明出處。