10 breekbare luchtvaarttechnologie-trends die de toekomst van de ruimtevaart vormgeven

De wereldwijde ruimtevaarteconomie, waarvan wordt geschat dat de omzet naar 2040 meer dan 1 biljoen dollar zal bedragen, omvat een scala aan activiteiten betrokken bij het onderzoek, de exploratie en het benutten van de ruimte. Met zoveel facetten in de luchtvaartindustrie - en miljarden dollars die ze ondersteunen - zijn er talloze kansen voor groei en innovatie. Lees verder om meer te weten te komen over 10 luchtvaarttechnologie-trends die in de komende jaren te verwachten zijn.

Snelle links:

• Wat is luchtvaarttechnologie?
• Huidige outlook luchtvaartindustrie
• 10 luchtvaarttechnologie-trends om in de gaten te houden
• De toekomst van de luchtvaart is hier!

Wat is luchtvaarttechnologie?

Luchtvaart verwijst collectief naar de atmosfeer en de buitenaardse ruimte; het is een diverse industrie met een veelheid aan commerciële, industriële en militaire toepassingen. Luchtvaarttechniek bestaat uit luchtvaartkunde en astronautica en het onderzoek, ontwerp, productie, exploitatie of onderhoud van vliegtuigen en ruimtevaartuigen omvat het werk van talrijke organisaties.

Luchtvaarttechnologie verwijst dan ook naar de constructie, testen en onderhoud van vliegtuigen en ruimtevaartuigen. Technici kunnen betrokken zijn bij de assemblage, service, testen, exploitatie en reparatie van systemen verbonden met betrouwbare en herbruikbare ruimtelancervoertuigen en gerelateerde grondondersteuningsapparatuur.

Huidige outlook luchtvaartindustrie

Een van de industrieën die het hardst getroffen is door de pandemie was die van commerciële en zakelijke vliegtuigreizen; 2020 ging in de geschiedenis als het slechtste jaar ooit voor de vraag naar vliegreizen. Toch, met de brede beschikbaarheid van het vaccin en de afbouw van COVID-19-maatregelen, zeggen 60% van de Amerikanen dat ze van plan zijn om in 2021 meer te reizen dan in 2019. Ondanks deze verwachte toename in wereldwijde vliegreizen, is het waarschijnlijk dat het consumentengedrag is veranderd door de pandemie; er is momenteel een verhoogde focus op korte vluchten en binnenlands vliegen in plaats van langere, internationale vluchten.

Aan de andere kant - en ondanks de lopende pandemie - waren ruimtelanseringen in de eerste helft van 2020 grotendeels op hetzelfde niveau als eerdere jaren; de 41 succesvolle lanseringen lagen slechts lichtjes onder het vijfjarig gemiddelde van 43 succesvolle lanseringen. Naarmate de financiering toeneemt en de kosten dalen, zal de ruimtevaartindustrie waarschijnlijk meer kansen ervaren, voornamelijk in satelliet-bredbandinternettoegang. In 2020 bleven ruimte-investeringen sterk op 25,6 miljard dollar, en de dynamiek voor investeringen zal waarschijnlijk ook in 2021 solid blijven.

Over het genomen herstelt de luchtvaartindustrie langzaam maar zeker van de letterlijke en figuratieve stilstand in 2020.

10 luchtvaarttechnologie-trends om in de gaten te houden

Met de luchtvaartindustrie die voortdurend verbeteringen doorvoert, zijn hier tien trends om op uw radar te houden.

1. Nul-emissievliegtuigen

Airbus onthulde recent drie concepten voor 's werelds eerste nul-emissie waterstofcommerciële vliegtuigen, die tegen 2035 in dienst kunnen treden. Elk concept vertegenwoordigt een andere benadering om nul-emissievluchten te bereiken door verschillende technologiepaden en aerodynamische configuraties te verkennen ter ondersteuning van hun ambitie om de decarbonisatie van de gehele luchtvaartindustrie te pioneeren. Alle concepten van Airbus vertrouwen op waterstof als primaire energiebron - een optie die ze uitzonderlijk belovend achten als schone luchtvaartbrandstof en waarschijnlijk een oplossing zal zijn voor de luchtvaart - en vele andere industrieën - om hun klimaatneutrale doelen te halen.

2. Structurele Gezondheidsmonitoring (SHM)

Structurele gezondheidsmonitoring omvat de observatie en analyse van een systeem over de tijd met behulp van periodiek bemonsterde responsmetingen om veranderingen in de materiaal- en geometrische eigenschappen van constructieve structuren zoals bruggen, vliegtuigen en gebouwen te monitoren. Vliegtuigongelukken met catastrofale vermoeidingsbreuken bergen het risico op grote levensverliezen, wat innovatie in deze tak van de luchtvaartindustrie zo belangrijk maakt.

De basis van structurele gezondheidsmonitoring is de mogelijkheid om structuren te monitoren met ingebouwde of aangebrachte niet-destructieve evaluatie (NDE) sensoren en de data te gebruiken om de staat van de structuur te beoordelen. De afgelopen tien jaar hebben onderzoekers significante vooruitgang geboekt in het ontwikkelen van NDE-sensoren voor SHM, en hebben ze de hardware en software ontwikkeld die nodig is voor analyse en communicatie van SHM-resultaten. De NDE SHM-sensoren die een bescheiden graad van volwassenheid hebben bereikt en in staat zijn om significant grote oppervlaktes van structuren te monitoren, omvatten vezeloptiek, actieve ultrasoon en passieve akoestische emissie.

Verder stelt goedkoop opkomend computationeel hardware, zoals graphics processing units (GPU's), het groeiende gebruik van geavanceerde fysica-gebaseerde modellen voor verbeterde NDE-inspectie en geavanceerde data-analysemethoden zoals machine learning mogelijk. Dit is met name relevant voor NASA, bijvoorbeeld, aangezien nieuwe tools ontwikkeld moeten worden om langdurige ruimtevluchten te ondersteunen.

3. Geavanceerde materialen

Innovatieve materialen kunnen in een breed scala aan gebieden worden gebruikt - van lichtere, zwerveligere vliegtuigen en opkomende hypersonische systemen, tot persoonlijke beschermingsuitrusting en overal waar risico's of schade kunnen worden verminderd. Voortgang in het ontwikkelen van geavanceerde materialen zal verwacht worden de integratie van functies zoals energie-opwekking, camouflage, structurele en persoonlijke gezondheidsmonitoring te adresseren. Grafene is bijvoorbeeld een koolstofgebaseerd materiaal, dat slechts één atoom dik is en gebruikt kan worden om batterijen te maken die lichtgewicht, duurzaam en toepasbaar zijn in opslag met hoge energiedichtheid - bovendien laden ze sneller dan een typische batterij.

4. Slimme automatisering en blockchain

De blockchain, die meestal geassocieerd wordt met cryptocurrenciesystemen, gebruikt datatransparantie om beveiliging te verbeteren. Public-key encryptie voor record-level databeveiliging en grotere netwerkweerbaarheid zijn mogelijk dankzij het ontbreken van een single point of failure. Bovendien kunnen toegangsrechten en bevoegdheidsbeheer geautomatiseerd worden, wat resources vrijmaakt om andere beveiligingsmaatregelen of -zorgen aan te pakken.

Hoe werkt dit? In plaats van grote inspanningen om componenten, apparatuur en systemen langs de waardeketen te verplaatsen, kan de blockchain de uitwisseling van interne en externe supply chain-deelnemers tot de eindklant regelen. Het biedt een veilige, auditeerbare, traceerbare en deelbare record over een gedistribueerde populatie. Consensus tussen de productiepartner en hun klant kan snel bereikt worden via een gedeeld blockchain-ledger, omdat dit een duidelijke onveranderlijke geschiedenis van het ontwerp, alle wijzigingen, testresultaten, een certificeringsrecord van de bron van alle componenten en meer achterlaat.

5. Additieve fabricage (3D-printen)

3D-printen, ook wel additieve fabricage genoemd, heeft zich beweten als een uitstekende productieoplossing voor het produceren van componenten en onderdelen die significant minder materiaal gebruiken dan andere vergelijkbare, traditioneel geproduceerde onderdelen. Omdat het materiaal gebruikt kan worden om een item te creëren via additieve fabricage, kunnen extreem complexe geometrische vormen worden gebouwd die grote kracht hebben ondanks de verminderde dichtheid van het gebruikte materiaal.

Gewichtsreductie is van cruciaal belang voor de luchtvaarttechnologie-industrie vanwege de toename van prestaties op gebieden als snelheid, capaciteit, brandstofverbruik, emissies en meer. Deze inzicht leidt de luchtvaart- en defensie-industrie ertoe om toepassingen van 3D-printen in de nieuwste producten te zoeken, van zitframeworks tot luchtdoorgangen.

6. Supersonische vluchten

Supersonische vlucht is wanneer een vliegtuig sneller reist dan de geluidssnelheid. Amerikaanse luchtvaartmaatschappij United heeft aangekondigd plannen om 15 nieuwe supersonische vliegtuigen te kopen en "supersonische snelheden terug te brengen naar de luchtvaart" in 2029. Supersonische vluchten klinken bekend? Dergelijke passagiersvluchten eindigden in 2003 toen Air France en British Airways de Concorde met pensioen stuurden.

De nieuwe Overture-vliegtuigen zullen geproduceerd worden door een Denvers bedrijf genaamd Boom, dat nog geen supersonische straalmotor heeft getest. United's deal is voorwaardelijk aan het voldoen van het nieuwe vliegtuig aan veiligheidsstandaarden en geluidsoverlastzorgen.

7. Meer veerkrachtige en dynamische A&D-supply chains

Lagere vliegtuigvraag en beperkingen op de verplaatsing van personen en goederen door de pandemie hebben geleid tot een afbraak van veel essentiële luchtvaart- en defensie-supply chains. Dit heeft gevolgen voor kleinere leveranciers, met name die met zware blootstelling aan commerciële luchtvaart en de aftermarket.

In 2021 zal de focus van de industrie waarschijnlijk verschuiven naar het transformeren van supply chains in meer veerkrachtige en dynamische netwerken, wat gedaan kan worden met strategieën zoals onshoring, verticale integratie en verhoogde cyberverdediging. Om supply chains verder te versterken, zouden OEM's en leveranciers digitale tools moeten benutten, waaronder het automatiseren van interne processen en het stroomlijnen van workflows, het implementeren van slimme managementsystemen en het gebruik van data-analyses. In een recent door Deloitte uitgevoerde enquête zeiden 72% van de industrie-executieven dat ze investeren in supply chain-ecosystemen om externe alliantiepartners te benutten.

8. Internet of Things (IoT) benutten om onderhoudsproblemen te anticiperen

Vliegtuigonderhouds- en reparatiebedrijven gebruiken Internet of Things-technologie wijdverspreid voor voorspellend onderhoud van vliegtuigonderdelen en -apparatuur. Een IoT-gebaseerde voorspellende onderhoudsoplossing kan helpen potentiële schade te voorspellen door bijvoorbeeld data te verzamelen van ultrasone en trillingssensoren bevestigd aan de spil van een CNC-machine. Het analyseren van de verzamelde data helpt kwetsbare spil en gereedschappen te identificeren voordat ze breken. IoT-technologie wordt gebruikt om kritieke data van motoren, vleugelklappen, afzuigkleppen en landingsgestel naar technici te sturen voor preventief onderhoud. Deze data helpt technici om onderhoudsschema's te maken, onderdelen in te kopen en relevante werknemers in te roosteren om apparatuur te repareren.

9. Kunstmatige intelligentie (AI)

De luchtvaarttechnologie-industrie profiteert ook van kunstmatige intelligentie en het gebruik van machine of actief leren in onderzoek en onderwijs. Machine learning biedt de mogelijkheid om nieuwe inzichten in materialen te krijgen door kunstmatige intelligentie in te zetten om nieuwe patronen en relaties in de data te ontdekken. AI kan veel complexere problemen aan dan mensen, en duizenden uitkomsten binnen momenten doorlopen vergeleken met hoe lang het menselijke brein erover doet om informatie te verwerken.

Bijvoorbeeld, om de volgende generatie technologie te creëren, gebruiken onderzoekers van het United States Air Force Research Laboratory (AFRL) machine learning, AI en autonome systemen om de snelheid van materiaalontdekking exponentieel te verhogen en de kosten van technologie te verlagen.

10. Autonome vluchtsystemen

Het implementeren van autonome technologieën is een groeiende trend in diverse industrieën, en de luchtvaartindustrie is geen uitzondering. Veel van deze focus ligt op het verhogen van autonome vluchten, met als einddoel het lanceren van volledig bemanningsloze vluchten. Hoewel dit nog enkele jaren op zich kan laten wachten, zullen investeringen en innovatie in de komende jaren consequent daarop gericht zijn. We kunnen vliegtuigen zien die worden teruggebracht tot slechts één piloot en vervolgens autonoom worden bediend in de komende jaren. Dit is al gebeurd met drones, hoewel deze technologie duidelijk opgeschaald moet worden voordat het klaar is voor passagiersvliegtuigen en langere reizen.

De toekomst van de luchtvaart is hier!

Innovatieve technologieën en productieprocessen worden op een schijnbaar constant basis ontwikkeld, en kleine tot middelgrotefabrikanten plukken de vruchten omdat luchtvaartbedrijven zoeken naar nicheliefers om hun supply chain uit te breiden. Op de hoogte blijven van de nieuwste trends kan uw productiebedrijf helpen om van al wat de luchtvaartindustrie te bieden heeft te profiteren.

Met de huidige luchtvaartindustrie zo complex en kwetsbaar als ooit, is expert advies essentieel. Neem vandaag nog contact op met CMTC om te zien hoe we uw luchtvaarttechnologie-operaties kunnen optimaliseren!