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第67章 增材制造重塑航空业 轻量化飞行（第2页）

传统制造方法制造的涡轮叶片结构相对简单，而增材制造技术能够实现复杂的内部冷却结构设计。

通过在涡轮叶片内部制造精细的冷却通道，可以有效降低叶片温度，提高发动机的热效率和可靠性。

例如，通用电气（GE）公司利用增材制造技术生产的LEAp发动机燃油喷嘴，将原来由20个零件组成的组件整合为一个整体零件，不仅减轻了重量，还提高了燃油喷射的效率和均匀性，降低了发动机的排放。

发动机的燃烧室也是增材制造的应用重点。

增材制造可以实现燃烧室复杂的几何形状设计，优化燃烧过程，提高燃烧效率。

同时，通过使用轻质高强的材料，能够减轻燃烧室的重量，进一步提升发动机的性能。

飞机结构件制造

在飞机结构件制造方面，增材制造技术同样发挥着重要作用。

飞机的机翼、机身等结构部件对重量和强度有着严格要求。

传统的结构件制造方法往往需要大量的材料去除和复杂的组装过程，导致结构重量较大。

增材制造技术允许设计人员采用拓扑优化设计方法，根据结构的受力情况，去除不必要的材料，生成轻量化的结构。

例如，空客公司利用增材制造技术制造的A350飞机的一些结构件，通过拓扑优化设计，在保证结构强度的前提下，实现了显着的减重效果。

这些结构件不仅重量轻，而且由于是一体成型制造，减少了零件数量和连接点，提高了结构的可靠性和疲劳寿命。

起落架作为飞机的关键部件，需要具备高强度和良好的抗疲劳性能。

增材制造技术可以制造出具有独特内部结构的起落架零件，在满足强度要求的同时实现轻量化。

一些航空公司已经开始试用增材制造的起落架部件，经过实际飞行测试验证了其性能和可靠性。

航空内饰件制造

航空内饰件的设计和制造也因增材制造技术发生了变革。

传统的航空内饰件制造通常采用模具成型等方法，设计灵活性有限，且生产周期较长。

增材制造技术为航空内饰件带来了个性化定制的可能。

航空公司可以根据不同航班的需求和乘客的喜好，定制独特的内饰件，如座椅、行李架、舱壁等。

增材制造能够快速制造出复杂的内饰件形状，同时使用轻质材料，减轻内饰件的重量。

此外，增材制造还可以实现内饰件的一体化设计和制造，减少零件数量，提高装配效率，降低生产成本。

增材制造助力航空业轻量化飞行的优势

设计自由度高，实现极致轻量化

增材制造技术打破了传统制造工艺的诸多限制，赋予了设计人员前所未有的设计自由度。

在传统制造中，由于工艺的局限性，一些复杂的结构难以实现，而增材制造可以轻松制造出具有任意复杂形状的零件。

通过拓扑优化算法，设计人员可以根据零件的受力情况，在计算机上对零件的结构进行优化，去除那些对承载能力贡献不大的材料，生成一种看似“骨骼”

状的轻量化结构。

这种结构在保证零件强度和刚度的前提下，最大限度地减轻了重量。

例如，通过增材制造技术制造的航空发动机支架，相比传统制造的支架，重量可减轻40%-50%，同时还能提高结构的承载能力。

减少零件数量，降低装配复杂度

传统航空制造中，一个复杂的组件往往由多个零件通过焊接、铆接等方式组装而成。

这种多零件组装的方式不仅增加了组件的重量，还提高了装配的复杂度和成本，同时多个连接点也增加了结构失效的风险。

增材制造技术能够实现零件的一体化制造，将多个传统零件整合为一个整体零件。

例如，前文提到的GE公司的燃油喷嘴，将20个零件合并为一个，减少了零件之间的连接结构，从而降低了重量。