缩短一半飞行时间，美国航空购买20架Boom超音速飞机

3D科学谷 · 发表于 2022-8-17 11:52:36

近日，美国航空公司和Boom超音速宣布美国航空公司同意购买多达 20 架 Overture “序曲”飞机，并可选择再购买 40 架。美国航空公司已为最初的 20 架飞机支付了不可退还的押金。 Overture 的载客飞行速度预计是当今最快的商用飞机的两倍。

根据3D科学谷，3D打印可能是赢得超音速竞赛的关键，3D打印在其中的应用空间很大，包括金属3D打印3D打印超燃冲压发动机几乎全部的零件，3D打印热混合动力发动机中防止结冰的推进剂注射器系统，结构部件等等。还包括3D打印在陶瓷、碳纤维材料、金属陶瓷连续体等方面的应用。

‍▲ 重新定义飞行速度

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▲ 3D打印超音速飞机

重新定义飞行速度

Boom超音速公司的Overture客机的设计目的是以 1.7 马赫的速度搭载 65 至 80 名乘客——这或是当今最快的商用飞机速度的两倍——航程为 4,250 海里。以这样的速度， Overture客机从纽约飞往伦敦，跨越整个大西洋将仅需3.5个小时，而目前则需要6.5个小时；从西雅图到东京，跨越整个太平洋仅需要4.5个小时，而目前则需要8.5个小时。从迈阿密飞往伦敦只需不到 5 小时，洛杉矶飞往檀香山只需 3 小时，这些都是众多可能性之一。

Overture 针对速度、安全性和可持续性进行了优化，还被设计为在短短一半的时间内完成全球 600 多条航线的飞行。2022年7月，Boom超音速公司公布了Overture 的最终生产计划，计划于2025年推出，并在 2029 年搭载首批乘客。

3D打印赋能颠覆潜力

根据国际航空的报道，3D打印-增材制造在复合材料、钛合金、高温合金等用于超音速客机承力、热端部件的材料制造方面，随着增材制造技术在制造精度、速度、质量控制等方面不断取得新突破，在标准化鉴定认证、价值链集成方面更加统一和完善，增材制造将助力超声速飞机成为商业与制造业角逐的新高地。

根据3D科学谷，3D打印可能是赢得超音速竞赛的关键，3D打印在其中的应用空间很大，包括金属3D打印3D打印超燃冲压发动机几乎全部的零件，3D打印热混合动力发动机中防止结冰的推进剂注射器系统，结构部件等等。还包括3D打印在陶瓷、碳纤维材料、金属陶瓷连续体等方面的应用。

▲ 3D打印超音速飞机

根据3D科学谷，由于空气的摩擦，任何交通工具表面都会变得非常炽热,高超音速飞行器在临近空间/大气层内长时间以超过马赫数5的高速持续飞行，采用吸气式动力形势的发动机进气道、燃烧室等部位所处的热环境尤其严酷。这使相关零部件对材料的耐高温性能、结构的力学性能等有着很高要求，同时对其空间外形、自身重量等也有着苛刻要求。

当传统制造技术无法满足要求时，3D打印技术为其开辟了一条全新的道路。3D打印技术以其能够快速制备具有高材料性能、异形结构、整体特性的零部件特点，在高超声速飞行器相关领域得到了愈发广泛的应用。

3D打印制造关键零件

根据国际航空的报道，从2019年起，Boom公司与VELO 3D公司就钛合金部件的3D打印-增材制造开展了合作，VELO 3D利用该公司的“蓝宝石”系统为Boom的原型机XB-1开发和制造了飞机关键位置零件，这些钛合金部件大多用于发动机、环境控制系统和结构部件。在XB-1演示验证机上已安装有21个钛合金增材制造部件，包括：将发动机压气机引气至飞机的外模线（OML）的可变涵道阀（VBV）系统歧管；用于冷却驾驶舱和电子系统舱的环境控制系统（ECS）的排气窗板；用于将中央进气口的二次引气流引导至外模线的窗板；NACA导管和两个分流器法兰结构部件。

金属3D打印方面，3D打印的钛零件用于发动机硬件、环境控制系统和结构件。其几何设计特征包括具有高纵横比的高而薄的外壁，这些外壁本身难以通过传统工艺（例如焊接和铸造）或大多数现有的3D打印技术来制造。其中，VELO3D独特的SupportFree打印工艺支持前所未有的设计自由度和质量控制，消除了飞机设计创新中的制造限制。

根据3D科学谷的了解，Boom飞机的开发过程充分利用了计算机仿真软件和3D打印的优势，使得设计和制造过程更快、更高效。Boom的优势在于可以在数百种计算机仿真中迭代和测试设计，相比于使用风洞对设计进行迭代，不仅成本高昂，而且非常耗时。

Boom发力运行经济性大大改善的超音速客机，工程师能够在飞机的设计过程中运行数千个计算机模拟计算，仿真和3D打印对提升Boom的设计效率很重要，基于市场对长途航空旅行的巨大需求，数十年的技术进步以及燃油效率的提高。

隐藏在3D打印硬件背后的智能化

Boom所采用的VELO3D的设备是一款智能化的金属3D打印设备。根据3D科学谷的市场观察，在国内，所有的国际和国内品牌都面临着同样残酷的价格竞争，用户在决策采购3D打印设备的时候，往往忽略了功能实现才是自己最终所关注的用户价值所在，而是将设备商的硬件参数放在一起做比较，在看似“同样”的设备配置基础上，往往单纯的去压低设备商的价格。这是3D打印应用端需要警醒的一个误区，更稳定更智能的设备是创造产品的基础，忽略设备的软性条件，这未免也将用户自身的制造需求引入了另外一种误区，对用户的自身发展也是极为不利的。

Boom Supersonic和VELO3D于2019年宣布建立合作，以制造复杂的飞机硬件来组建XB-1，并在VELO3D的Sapphire系统上进行了一系列鉴定试验。打印的钛零件用于发动机硬件、环境控制系统和结构件。其几何设计特征包括具有高纵横比的高而薄的外壁，这些外壁本身难以通过传统工艺（例如焊接和铸造）或大多数现有的3D打印技术来制造。VELO3D的SupportFree免支撑3D打印工艺支持前所未有的设计自由度和质量控制，消除了飞机设计创新中的制造限制。

Velo3D的2022 年第二季度收入连续增长 60%，年同比增长超过 160%，新订单1800万美元，积压订单5500万美元，目前Velo3D在 2022 年实现 8900 万美元的收入目标指日可待。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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