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【航空紧固连接专题3】为什么说飞行汽车(eVTOL)对紧固连接系统的稳定性需求,要高于传统航空飞机?
发布时间:2024-06-06 浏览: 734

在【航空紧固连接专题2】的末尾,我们提出了一个观点:

eVTOL对紧固连接系统的稳定性需求,要高于传统航空飞机。

在解释这个观点之前,我们首先需要了解eVTOL行业的诉求和特点。

eVTOL作为目前的热点赛道,符合以下特征:


a) 结构安全需求高;

b) 结构失效的危害大;

c) 低空飞行,服役工况复杂;

d) 民用装备,用户基数大。

所以说,eVTOL行业有两个核心诉求:安全、经济



1. 安全,是eVTOL行业的生命线。


在民航业中有一句广为人知的话:“安全是民航业的生命线”,同样的,安全也会是eVTOL行业的生命线。尤其是在自媒体高度发达、信息飞速传播的今天,哪家eVTOL企业的产品安全性高,就更容易在激烈的竞争中脱颖而出;哪家的产品出现事故,巨大的经济损失与公信力损失足以重创企业。

波音舱门掉落事件导致波音公司股价跳空低开8%,6个开盘日内股价跌幅20%以上,市值损失高达300亿美元。大量同型号飞机停飞、延迟交付。试问哪家新兴eVTOL企业经得起如此打击?

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2. 性价比,是eVTOL企业的核心竞争力。

作为面向民用领域的行业,高性价比永远是用户的核心关注点之一。eVTOL行业的未来发展可以类比如今的汽车行业。现如今,汽车行业正处在新技术取代旧技术的节点上,曾经汽车的品牌效应在如今激烈的市场竞争中荣光不再。性价比是目前汽车行业的核心竞争力,也将会是eVTOL行业的核心竞争力。


eVTOL行业为什么需要紧固连接技术?


经过我司前期在轨道交通、汽车制造、航空航天的客户深度合作与经验积累,我们认为:eVTOL的紧固连接设计、制造、运维既不能简单类比汽车,也不能简单类比传统航空飞机。

汽车的螺栓选型、连接结构装配工艺相对粗放,且摩擦系数、安装扭矩、拧紧方法未经严格验证,仅按照相关行业标准执行,再加上许多用户不按规定对汽车进行保养,汽车螺栓的松动比例居高不下。但汽车螺栓的松动通常仅需要去4s店或修理厂重新拧紧或更换零件即可,不会造成较大经济损失,造成企业公信力损失的可能性微乎其微。

如果将汽车的紧固连接结构故障率类比到eVTOL企业中,必然是对eVTOL制造企业的灾难性打击。


航空飞机的紧固件产业属于高端紧固件产业,每年约60%紧固件需要进口。并且航空飞机在紧固连接系统上的费用(包含研发、制造、装配、运维环节)要远高于汽车行业。此外,航空飞机有专门的地勤人员,对飞机进行高频率的检查以保证安全。主要包括:日检(航前检查、过站检查、航后检查)、7日检、400小时检、2000小时检、10000小时检,以及更高级别的检查。并且这些都是例行检查,不包括突发地造成机队安全隐患而进行的各种普查项目。

如果将航空飞机的高检查频率类比到eVTOL中,显然不符合民用商品的运维逻辑。

所以说,eVTOL在复杂服役工况的前提下,既不能有传统民航客机一样高频率的检查,也不能有汽车一样高的紧固连接结构故障率。所以,回应本文标题的观点,我们提出:

eVTOL对紧固连接系统的稳定性需求,要高于传统航空飞机。

因此,对eVTOL飞行器紧固连接系统的专业设计服务需求就远高于汽车制造业。紧固连接系统设计是一项高技术需求的专业化设计,高强度紧固连接系统设计理论复杂,非紧固连接研究科班出身的从业人员很难理解,国家标准、行业标准的技术滞后性也不能保证装备的安全性。

相较于eVTOL企业自己去组建紧固连接研究团队去攻克这一难题的解决方法,来自专业技术服务公司的紧固连接技术ODM服务可以更好地帮助eVTOL企业实现“安全”、“经济”的核心诉求。

此外,不能狭隘地把紧固连接系统的价值与螺栓本身的价值划等号,而应当与生命安全、财产安全、企业公信力的价值放在同等地位。越对安全需求高的行业,对紧固连接系统设计的认知越深刻,对紧固连接设计的投入比重就越大。


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数据计算方法:各行业紧固件总产值/总产量


eVTOL飞行器的连接系统设计要求


在“安全”、“经济”的企业核心诉求之上,eVTOL的连接系统有以下三个设计要求:足够的安全裕度、连接系统可监测、轻量化设计

1. 充足的安全裕度。在飞机设计指南中,有一个经典的安全系数值:1.6,即材料强度极限与结构最高承载强度的比值不能低于1.6。在eVTOL结构设计中,为保证续航卖点,需要在安全裕度、轻量化、成本之间平衡,对各种关键结构的安全系数进行详细研究、设定。

2. 可实时监测状态的连接系统。针对检修频率低且易松动的关键紧固连接系统,需要采用智能螺栓实时检测松动情况(风电行业应用广泛)。通过智能螺栓,可实现eVTOL起飞前机械系统自检,飞行中实时监测承载结构状态,实时预警。连接系统的状态可视化与智能化,既是安全保证,也是一大营销噱头。

3. 轻量化的设计。飞机中紧固件的重量约占总重的6%,钢材质替换为钛合金材质可减少紧固件30%重量,短收尾结构、减重窝设计可减少10%重量。结构的优化设计可以带来更加明显的减重效果。在追求极致轻量化的同时,仍需要保证足够的安全裕度。


附:昊宇睿联-紧固连接技术ODM服务

紧固连接技术ODM服务,是针对需求方提出紧固连接系统的系统级需求与零部件级需求,由昊宇睿联提供从连接系统设计、制造(质量控制)、装配、服役、维修以及连接系统设计技术迭代的全套专业化技术服务,需求方可以避免在紧固连接系统中投入大量技术人员、耗费大量低效精力,专注于eVTOL产品的核心技术研发。


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紧固连接技术ODM服务 简图

如相关企业有合作需求,可联系我司相关技术人员。


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