在航空領(lǐng)域?qū)p量化的極致追求下，飛機(jī)起落架作為承載關(guān)鍵部件，其減重潛力的挖掘成為行業(yè)研發(fā)重點(diǎn)。法國 Duqueine 公司在 JEC World 展會(huì)上推出全球首款全碳纖維復(fù)合材料飛機(jī)前輪，這一成果誕生于賽峰集團(tuán)牽頭的法國民用航空研究委員會(huì)（CORAC）TRIER 項(xiàng)目，不僅創(chuàng)下航空輪轂材料應(yīng)用的新紀(jì)錄，更以 TRL 3 級(jí)別的演示樣機(jī)，展現(xiàn)出復(fù)合材料在航空安全關(guān)鍵部件上從材料替代到產(chǎn)品重構(gòu)的工業(yè)化研發(fā)思維，為航空起落架輕量化發(fā)展開辟了全新路徑。

航空輪轂長(zhǎng)期以來是鋁、鋼等金屬材料的 “陣地”，而 Duqueine 此次研發(fā)的全復(fù)合材料飛機(jī)前輪，將減重 30% 作為核心目標(biāo)，這一數(shù)值相較于傳統(tǒng)鋁制輪轂，契合了航空業(yè)通過輕量化降低能耗、提升性能的核心需求。研發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇前輪作為突破點(diǎn)，有著務(wù)實(shí)的技術(shù)考量：飛機(jī)前起落架無制動(dòng)裝置，輪轂不會(huì)因制動(dòng)產(chǎn)生溫升，能有效規(guī)避熱約束帶來的技術(shù)難題，成為驗(yàn)證復(fù)合材料全新輪轂架構(gòu)的理想載體。

這一項(xiàng)目的落地，是多方專業(yè)能力融合的結(jié)果。Duqueine 能夠成為賽峰的合作研發(fā)方，既源于其深耕碳纖維輪轂領(lǐng)域的技術(shù)積淀 —— 已實(shí)現(xiàn)汽車、自行車碳纖維輪轂的制造，也得益于其作為航空結(jié)構(gòu)件一級(jí)供應(yīng)商的行業(yè)資質(zhì)，同時(shí)該企業(yè)也是賽峰多個(gè)項(xiàng)目的長(zhǎng)期合作方，能夠精準(zhǔn)匹配航空領(lǐng)域的嚴(yán)苛要求。而賽峰集團(tuán)則聚焦于起落架其他部件的研發(fā)，清晰的分工讓雙方從項(xiàng)目初期就避開了過多技術(shù)壁壘，推動(dòng)研發(fā)高效推進(jìn)。

與傳統(tǒng)金屬輪轂的設(shè)計(jì)思路不同，這款復(fù)合材料輪轂從研發(fā)之初就確立了 “為復(fù)合材料量身設(shè)計(jì)” 的核心理念，徹底摒棄了簡(jiǎn)單復(fù)刻金屬設(shè)計(jì)的 “黑金屬” 思路。Duqueine 研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示，此次原型輪轂的設(shè)計(jì)從始至終秉持工業(yè)化視野，并非追求技術(shù)上的 “藝術(shù)品”。研發(fā)的起點(diǎn)并非幾何形態(tài)，而是先明確輪轂與輪胎、輪轂與起落架的連接接口，再基于復(fù)合材料的特性設(shè)計(jì)適配的幾何結(jié)構(gòu) —— 采用相對(duì)簡(jiǎn)潔的外形與大半徑設(shè)計(jì)，讓產(chǎn)品制造能夠擺脫復(fù)雜幾何形態(tài)的限制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。在確定整體架構(gòu)后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過力學(xué)計(jì)算與樣品測(cè)試，對(duì)輪轂架構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)整，在滿足航空高載荷要求的同時(shí)，始終堅(jiān)守為復(fù)合材料設(shè)計(jì)的核心邏輯。

為了讓復(fù)合材料輪轂具備量產(chǎn)可行性，研發(fā)團(tuán)隊(duì)打造了一套適配系列化生產(chǎn)的制造工藝體系。項(xiàng)目初期以預(yù)浸料為基礎(chǔ)方案，確保工藝與賽峰的計(jì)算框架相兼容，后續(xù)又進(jìn)一步探索工藝優(yōu)化路徑，不僅采用固化時(shí)間更短的快固預(yù)浸料，還對(duì)樹脂傳遞模塑（RTM）工藝展開研究。目前落地的核心工藝采用可重復(fù)使用的氣囊充氣技術(shù)，依托耐用模具就能制造出空心輪轂結(jié)構(gòu)，大幅提升了工藝的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。

值得注意的是，復(fù)合材料的應(yīng)用并未降低航空輪轂的安全規(guī)范要求。作為航空一級(jí)結(jié)構(gòu)件，這款復(fù)合材料輪轂屬于安全關(guān)鍵部件，其需要滿足的約束條件與金屬輪轂完全一致。Duqueine 研發(fā)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，復(fù)合材料材質(zhì)并非放松要求的理由，產(chǎn)品全生命周期需開展無損檢測(cè)、3D 檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)全流程可追溯，以此保障產(chǎn)品完整性；耐壓性、密封性、缺氣滾動(dòng)測(cè)試、安全測(cè)試等金屬輪轂的核心檢測(cè)項(xiàng)目，也全部平移應(yīng)用于復(fù)合材料輪轂的檢測(cè)中，確保產(chǎn)品符合航空安全標(biāo)準(zhǔn)。

目前，這款復(fù)合材料飛機(jī)前輪的首輪測(cè)試已順利完成，項(xiàng)目正式進(jìn)入分析階段，后續(xù)研發(fā)路線也已明確。作為當(dāng)前處于 TRL 3 階段的演示樣機(jī)，其后續(xù)將啟動(dòng)二期研發(fā)，逐步收斂至接近最終方案的版本，推動(dòng)技術(shù)成熟度向 TRL 5-6 邁進(jìn)。按照研發(fā)規(guī)劃，該項(xiàng)目將用 3 年時(shí)間實(shí)現(xiàn) TRL 6 的技術(shù)水平，約 5 年完成 TRL 8 的驗(yàn)證工作。

除了核心的減重優(yōu)勢(shì)，這款復(fù)合材料輪轂還為航空業(yè)帶來了更多附加價(jià)值。輪轂質(zhì)量的降低，能有效減小離心慣性，進(jìn)而減少飛機(jī)著陸過程中的輪胎磨損；同時(shí)，復(fù)合材料的設(shè)計(jì)靈活性也為客戶集成額外功能創(chuàng)造了可能性，讓產(chǎn)品的價(jià)值超越了單純的材料替代。在市場(chǎng)定位上，該產(chǎn)品明確瞄準(zhǔn)中短程飛機(jī)市場(chǎng)，適配 15 至 18 英寸的輪轂規(guī)格。盡管產(chǎn)品商業(yè)化仍面臨經(jīng)濟(jì)性層面的挑戰(zhàn)，但研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，30% 的減重優(yōu)勢(shì)足以支撐其在市場(chǎng)中建立核心競(jìng)爭(zhēng)力。

從產(chǎn)能規(guī)劃來看，Duqueine 為這款復(fù)合材料輪轂設(shè)定了全產(chǎn)能下每日約 20 個(gè)的生產(chǎn)目標(biāo)，這一規(guī)劃與企業(yè)的研發(fā)理念高度契合 —— 其所有研發(fā)工作均以工業(yè)化量產(chǎn)為最終導(dǎo)向，而非單純的技術(shù)突破。此次全碳纖維復(fù)合材料飛機(jī)前輪的研發(fā)，不僅讓復(fù)合材料在航空安全關(guān)鍵部件的應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步，更以 “從設(shè)計(jì)到工藝全流程適配復(fù)合材料” 的研發(fā)思路，為航空領(lǐng)域復(fù)合材料的工業(yè)化應(yīng)用提供了重要參考，推動(dòng)航空輕量化從材料創(chuàng)新走向產(chǎn)品全維度的重構(gòu)升級(jí)。