第四次工業革命(工業4.0)改變了眾多行業企業生產制造的方式,航空工業也不例外。最近,歐盟資助的一項名為MORPHO的研究項目也加入了工業4.0的大潮,該項目在飛機發動機進氣口葉片中嵌入光纖傳感器,使其在葉片制造過程中具有認知能力。
智能化、多功能、多材料發動機葉片

“發動機葉片采用多種材料設計制造,其核心基體由三維編織復合材料制成, 葉片前緣則由鈦合金制成。這種多材料技術已被成功用于LEAP® 系列 (1A, 1B, 1C)航空發動機,并使發動機在重量增加的情況下表現出高強度和斷裂韌性,”MORPHO團隊在《The Aviation Times》期刊發布報告稱 。
項目組成員將在外物損傷(FOD,Foreign Object Damage)面板示范件上開展核心構件的開發與測試。FOD通常是航空條件和傾向于由碎片造成破壞的服役環境下導致金屬材料失效的主要原因。MORPHO項目用FOD面板來代表發動機葉片的弦部,也就是某一高度下,葉片前緣到后緣的距離。對該面板進行測試的主要目的是在制造之前對設計進行驗證,以最大程度地降低風險。

MORPHO項目旨在通過對葉片制造工藝、服務和回收過程健康監測的認知能力示范,推動智能化多材料航空發動機葉片(LEAP)的工業化應用。
報告對FOD面板的使用進行了深入分析,MORPHO項目建議將3D打印的光纖傳感器嵌入FOD面板中,因此葉片制造過程具有認知能力。數字技術和多材料體系模型的同時開發,顯著提高了FOD面板的全生命周期管理水平,而對分析和驗證用示范件的開發則貫穿項目始終。
另外,考慮到歐盟新出臺的循環經濟行動計劃,MORPHO項目還將利用激光誘導分解和熱解技術開發昂貴部件的環保回收方法,以確保下一代智能航空發動機葉片具有高效、環保、可維護和可回收的特性。