城市空中交通（Urban Air Mobility，UAM）有望成為下一重大的交通創(chuàng)新。與今天的出租車或共享單車類似，UAM可提供空中交通，消除街道上的擁堵，并為城市中心旅行提供一種方便快捷的方法。但材料將會(huì)是UAM的核心，因?yàn)樗梢蕴峁└咝?、可靠和具有成本?jìng)爭(zhēng)力的運(yùn)輸工具。材料一直是當(dāng)今飛機(jī)效率的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，對(duì)于新興的UAM市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，材料將更加重要。
UAM重點(diǎn)是電動(dòng)飛機(jī)，以提供清潔、綠色和高效的運(yùn)行，而輕質(zhì)材料是關(guān)鍵。減輕結(jié)構(gòu)的重量會(huì)增加載貨量或載客量，增加車輛的行駛里程，降低運(yùn)行所需的能量，從而改善UAM的整體碳足跡。復(fù)合材料損壞時(shí)也可以修復(fù)，需要時(shí)可以回收利用。制造過(guò)程中產(chǎn)生的廢料可以重新利用，報(bào)廢結(jié)構(gòu)可以回收再利用。與傳統(tǒng)制造方法相比，增材制造技術(shù)還可以減少車輛的重量，使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的廢物少，能源少。
輕便
減輕UAM的重量是減少系統(tǒng)碳足跡的最佳方法之一。航空旅行的一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是每公斤重量每小時(shí)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用0.01美元（1%）。如果飛機(jī)每年飛行2000小時(shí)，減少1公斤的重量可以減少3公斤以上的二氧化碳排放。較低的能源消耗也會(huì)導(dǎo)致較低的運(yùn)營(yíng)成本、更多的貨物容量以及較低的推進(jìn)和提升系統(tǒng)成本。碳纖維復(fù)合材料重量輕、強(qiáng)度高，已成為航空航天系統(tǒng)的首選材料。增材制造技術(shù)可以通過(guò)鞏固零件、使用只在需要的地方放置材料的有效設(shè)計(jì)以及使用填充碳纖維的熱塑性塑料來(lái)提高剛度來(lái)進(jìn)一步減輕重量。
可修復(fù)
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損壞時(shí)可以修復(fù)。游船和游艇一般都是用復(fù)合材料建造的，幾十年來(lái)，為了使這些系統(tǒng)保持在最低限度的浪費(fèi)，人們一直在進(jìn)行修補(bǔ)。修復(fù)工具包可以與系統(tǒng)一起進(jìn)行，以便可以在任何時(shí)候和任何地方對(duì)UAM損壞進(jìn)行維修。
可回收
當(dāng)部分損壞無(wú)法修復(fù)或關(guān)鍵部分無(wú)法修復(fù)時(shí)，復(fù)合材料是可回收的。碳纖維可以從固化的復(fù)合材料中回收再用于其他產(chǎn)品。熱塑性復(fù)合材料通?？梢酝ㄟ^(guò)加熱和改造材料來(lái)重復(fù)使用。樹脂系統(tǒng)可以被熱解回收碳纖維，熱解過(guò)程可以產(chǎn)生燃料，這些燃料可以用來(lái)幫助熱解過(guò)程。
安全舒適
碳纖維復(fù)合材料作為一種安全可靠的材料，已在航空航天工業(yè)中應(yīng)用多年。事實(shí)上，碳纖維復(fù)合材料比金屬機(jī)身需要更少的維護(hù)、不腐蝕，并且更耐振動(dòng)疲勞。UAM聲學(xué)性能也是一個(gè)非常重要的考慮因素，無(wú)論是對(duì)乘客的舒適性，還是對(duì)其將要運(yùn)行的城市環(huán)境。與蜂窩芯材料相結(jié)合的復(fù)合材料可以被定制來(lái)抑制來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的大部分噪音。復(fù)合材料還可以調(diào)諧為電磁頻率傳輸和吸收，這將成為通信和傳感器系統(tǒng)（將成為這些系統(tǒng)的一部分）的重要需求。
航空航天認(rèn)證
碳纖維復(fù)合材料和蜂窩芯系統(tǒng)在航空航天飛行器中的應(yīng)用已有50多年的歷史，并得到了廣泛的認(rèn)可。新一代商用飛機(jī)是用50%重量的碳纖維復(fù)合材料制造的。碳纖維復(fù)合材料因其優(yōu)良的剛度和強(qiáng)度以及低重量而被選中，因此它們是UAM的理想選擇，在UAM中，強(qiáng)度、剛度和重量都是非常重要的。在航空航天領(lǐng)域使用復(fù)合材料的豐富經(jīng)驗(yàn)可用于新興的UAM市場(chǎng)。
無(wú)噪音
幾十年來(lái)，復(fù)合材料和蜂窩芯系統(tǒng)被用來(lái)抑制噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音。新型蜂窩芯系統(tǒng)進(jìn)一步降低了航空系統(tǒng)的噪聲，可用于抑制電力驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的噪聲。復(fù)合材料剛度可以在整個(gè)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行修改和控制，以抑制振動(dòng)，提供更平穩(wěn)和更安靜的乘坐。如果這些系統(tǒng)要在城市環(huán)境中廣泛運(yùn)行，一個(gè)安靜的UAM系統(tǒng)將是關(guān)鍵。
電磁屏蔽
天線和通信系統(tǒng)對(duì)UAM系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行至關(guān)重要。天線罩是用來(lái)保護(hù)天線的，它們是由復(fù)合材料制成的，通過(guò)電磁透明提供對(duì)環(huán)境的保護(hù)。隨著UAM所需的傳感器和通信系統(tǒng)的日益增多，大量的電磁信號(hào)將進(jìn)入空域。復(fù)合天線罩可以調(diào)諧到選擇性頻率，這將允許UAM通信系統(tǒng)僅針對(duì)其需要的頻率，并過(guò)濾掉不需要的電磁信號(hào)。
負(fù)擔(dān)得起
隨著UAM市場(chǎng)的發(fā)展，生產(chǎn)的車輛數(shù)量將超過(guò)目前飛機(jī)和旋翼機(jī)的數(shù)量，并將開始接近汽車生產(chǎn)。汽車生產(chǎn)方法需要非常高的資本和工具成本，并且只對(duì)大批量生產(chǎn)平臺(tái)有經(jīng)濟(jì)意義。復(fù)合材料所需的資本設(shè)備和工具更少，這意味著它們可以用于小批量生產(chǎn)，然后可以隨著更多的自動(dòng)化而擴(kuò)大規(guī)模。機(jī)械化疊層和組裝，灌注和壓縮成型以及增材制造等制造技術(shù)為該過(guò)程帶來(lái)了更多的自動(dòng)化。材料的更快固化和加工提供更高的生產(chǎn)率，同時(shí)仍然保持質(zhì)量和性能。復(fù)合材料的可擴(kuò)展性使其成為合適的材料，適合于更大批量的生產(chǎn)。
可擴(kuò)展制造
隨著UAM行業(yè)的發(fā)展和壯大，它將需要可擴(kuò)展的制造流程，而這些流程無(wú)法隨著市場(chǎng)而高效增長(zhǎng)。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的小批量生產(chǎn)可以用最少的資金投入來(lái)進(jìn)行。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以用簡(jiǎn)單、低成本的工具手工鋪設(shè)，也可以用簡(jiǎn)單的烘箱固化。
自動(dòng)化
隨著產(chǎn)量的增加，復(fù)合材料制造可以自動(dòng)化。對(duì)于當(dāng)今大多數(shù)航空制造業(yè)來(lái)說(shuō)，使用機(jī)器人系統(tǒng)將材料放置在工具上，材料的組裝、檢驗(yàn)和后處理基本上可以自動(dòng)化。這使得每個(gè)零件的成本隨著生產(chǎn)量的增加而降低。如果可以用干纖維預(yù)制件制造大型集成結(jié)構(gòu)，然后在一次操作中進(jìn)行灌注和固化，則可以使用灌注和壓縮成型。增材制造技術(shù)是一種完全自動(dòng)化的技術(shù)，可以創(chuàng)造獨(dú)特和高效的結(jié)構(gòu)。
分布式制造
隨著市場(chǎng)的發(fā)展，復(fù)合材料有能力擴(kuò)大制造規(guī)模，也有利于分散制造，在這種制造方式下，車輛可以小批量生產(chǎn)，但離車輛使用地點(diǎn)更近。由于不需要高昂的資本設(shè)備成本，企業(yè)可以創(chuàng)建一系列微型工廠，使它們能夠降低風(fēng)險(xiǎn)，使工廠更接近市場(chǎng)需求，并創(chuàng)建靈活、負(fù)擔(dān)得起的敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)。（來(lái)源：碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù)）
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