【原】【原创资讯】重磅：采用碳纤维复材和钛合金机身的超音速飞机行将首飞

制造全球最快客机Overture的Boom超音速公司宣布，它已经完成了Boom技术演示飞机XB-1的几个关键里程碑。XB-1采用了60年来在飞机技术方面的进步，如碳纤维复合材料、先进的航空电子设备和数字优化的空气动力学，以实现可持续的超音速旅行。

今年早些时候，XB-1从该公司位于科罗拉多州Centennial的机库转移到加利福尼亚州莫哈韦航空航天港，继续为飞行做准备。这架飞机抵达后进行了广泛的地面测试，包括本周内的滑行测试。

除了正在进行的测试外，XB-1在对飞机进行详细检查后，最近还获得了美国联邦航空管理局（FAA）的实验适航证书。Boom还获得了授权书，允许试飞员驾驶XB-1。此外，还与空域管理部门签订了协议书，允许飞机在莫哈韦沙漠上空飞行。XB-1历史性的首次飞行将发生在1964年查尔斯·耶格尔上尉首次打破贝尔X-1和马赫数为3+的战略侦察SR-71“黑鸟”首次飞行的同一空域。

XB-1项目为公司提供了宝贵的经验教训，包括建立了强大的安全文化。在飞行准备过程中，Boom的试飞员在模拟器中完成了数百小时的飞机评估、操作开发、培训和人为因素评估，以实现最高水平的安全。试飞员还保持着T-38教练机的飞行熟练度，这架飞机将被用作XB-1所有飞行测试的追逐机。为了进一步提高安全性，试飞员将使用T-38进行编队飞行练习。

Boom Supersonic首席试飞员Bill“Doc”Shoemaker表示：“XB-1现在正朝着在莫哈韦航空航天港进行首飞的方向发展，这很合适。莫哈韦航空航天港是50多次首飞和其他重大航空活动的所在地。我期待着在这里驾驶XB-1，在其他才华横溢的工程师和飞行员的成就基础上再接再厉，他们每天都在激励我们，使超音速旅行成为主流。”

XB-1的特点是采用了碳纤维复合材料和钛合金机身，长71英尺。它的弓形（改良的三角）机翼能够在起飞和着陆以及超音速时安全运行，而为XB-1提供动力的三台通用电气J85发动机可产生12300磅力（lbf）的最大总推力。

2020年10月，这架超音速演示飞机从位于科罗拉多州百年纪念的Boom机库中滑出。从那时起，XB-1所有内部子系统的严格测试已经完成。升级后的起落架和超音速发动机进气口也安装在XB-1上，这两个都提高了性能和安全性。

在整个开发过程中，XB-1验证了Boom的飞机设计方法，并使工程师能够利用先进的工具，如计算流体动力学（CFD），这是Overture开发的关键组成部分。Overture是Boom的可持续超音速客机，飞行速度为1.7马赫，约为当今最快客机的两倍，设计使用100%可持续航空燃料。

碳纤维在XB-1中的应用情况

作为超音速飞行演示器XB-1的关键原材料，碳纤维复合材料是不可或缺的，该演示器的机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼、进气口、副翼和方向舵均采用了日本东丽公司下属Toray Advanced Composites公司的TC350-1增韧环氧预浸料制成，在外部还预涂了美国Hexcel公司的IM7碳纤维，只有发动机机舱和后机身是金属的。

TC350-1增韧环氧预浸料是日本东丽Toray Advanced Composites生产的最新一款高温固化体系树脂，它兼具热/湿性能、机械性能转换和韧性的优点，并充分利用了高压釜制造工艺的优势，展示了高压釜加工材料的强度。

TC350-1不仅保留了高压釜产品的性能，而且一次又一次超过了它们，从而提供了一种坚固的材料，并降低了高压釜的成本和复杂性。

TC350-1树脂体系的主要优点如下：

• 低孔隙率

• 21天定位寿命/ 45天工具寿命

• 预筛选为NCAMP数据库协议

• 冲击强度优异
  

• 3小时 135-149°C固化，然后需要177°C的2个小时固化。
  

TC350-1树脂体系对于确保XB-1在飞行过程中所经历的高温下保持强度至关重要。据Boom公司称，标准商用机身的工作温度范围为160°F至-65°F。而超音速飞行器在2.2马赫的速度下，XB-1结构可能一次连续几个小时超过300°F的高温。因此，350°F高温TC350-1增韧环氧预浸料可为超音速飞行提供安全防护。

XB-1所使用的制造工艺也会根据结构类型而有很大差异。根据最经济的方式，将零件层压在不同的工具上，因为该公司仅制造每个零件中的一个。这些包括碳面片模具（预浸料和输注）、铝坯模具和CFOAM ®基于碳纤维的泡沫复合材料模具。

XB-1前机身由碳纤维复合材料舱壁和蒙皮制成。该公司通过层压工艺制备了独立的蒙皮和舱壁，然后使用蒙皮层压工具作为装配夹具来固定蒙皮，同时将复合材料舱壁粘合到位。它们与EA 9394/C2环氧糊状粘合剂粘合在一起，并使用计量学将整个机身的每个舱壁和下部结构精确地定位在0.04英寸之内。其他许多结构如机翼、垂直尾翼和进气口，也使用相同的过程。

飞行控制表面包括水平尾翼、副翼和方向舵，是通过薄膜胶粘剂粘结在一起的实心结构。动臂制作了外皮和肋骨，然后加工了芯部以匹配外皮。完成后，将它们用定制设计的组装工具粘合在一起。动臂使用构造块方法来测试XB-1机身。早期，该公司为该程序购买了一个负载框架，因此团队可以表征层压板的特性。从那里开始，Boom建造了粘结和紧固接头组件以进行组件级测试，然后对各种测试和飞行物品进行全面的结构测试。