波音拟将3D打印模拟冰块用于飞机认证增强飞机安全

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近日，航空巨头波音公司向美国专利局提交了一份专利申请，该专利的内容是制造人造冰的一种方法。当然，该公司的这项技术并不是要为其VIP顾客提供新奇的冰块，而是一种3D打印塑料与复合材料的特殊方法。使用这种方法打印出来的形状可以粘到飞机的机翼和其它表面上，用于模拟结冰。据波音公司称，这项技术将有助于简化和减少飞机认证的成本。

如果您生长在北方的话，您可能对隆冬清晨窗户玻璃上的霜花并不陌生。这都是空气中的水汽碰到冰冷的固体表面而产生的结晶，也算得上冬日的一景。但是，这事如果发生在飞机上就不那么好玩了，如果冰在飞机机翼的前沿堆成一坨的话，将会降低飞机的空气动力学特性，甚至有可能导致飞机失速的风险。

正因为如此，美国联邦航空管理局（FAA）以及其他国家、国际航空机构都要求对所有新飞机进行在冰霜条件下安全运行的认证。也就是将目标飞机放置在一个超级冷的风洞里，在那里飞机的表面会聚集起冰块。然后检测人员会测量这些冰块并用玻璃纤维和树脂去复制它们。其复制品的表面还要经过粗糙化处理，使其纹理与冰基本一致，然后通过机械手段将其装到飞机的表面（通过螺栓固定）。最后让飞行员进行试飞，以表明该飞机在这样不利的负荷下仍然能够正常工作。

波音公司称，上述过程有许多缺点。它缓慢、成本高、不精确，无法实现对重要变量的控制，而且可能会损坏非常昂贵的飞机。为了解决这一问题，该公司给出的答案将3D打印技术引入该测试过程，使用树脂或者其它材料3D打印出冰块的形状，而且这种3D打印的“冰块”是根据特定飞机的要求制作的，以满足特定的测试要求。

根据该专利申请文件，该人造冰的制造是从飞机的计算机模型开始的。根据这个计算机模型，测试人员可以设计出与机翼表面精确匹配的“冰块”形状。在3D打印完成后，它们被用双面胶固定到机翼的前沿、安定翼、方向舵上。使用双面胶来代替螺栓固定，不仅更加稳固，而且在测试完成之后，也更容易解除粘连，将这些“冰块”取走。

据了解，这些借助计算机设计的人造“冰块”，可以根据需要为其设计各种性能，比如密度和质地等，然后在其CAD文件中设计一系列特定的层，以产生一个复杂的内部结构，来模拟实际的冰块。所以测试人员可以实现更高水平的控制，比如按照自己希望的厚度、刚性或者其它来制造各种“冰块”，以评估飞机应对各种条件的能力。

波音公司称，这些“冰块”甚至打印上识别编码和标记，以确保它们能够被放在正确位置并对齐。整个过程是基于一个高水平的作业流程图来设计的，它可以使用塑料、金属、复合材料，或其它材料作为介质来3D打印，甚至可以使用减材制造，或者将两种方法组合起来创建最终的形状。

文章部分内容源自天工社

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