航空复合材料机轮的全新技术路径

法国Duqueine公司研发的100%复合材料飞机前机轮，是赛峰集团（Safran）牵头项目的重要成果。该成果对航空工业而言，兼具标志性意义与技术里程碑价值。这款技术就绪度（TRL）3级的验证机不仅可实现减重30%，更彰显了清晰的产业化思维——复合材料并非金属的简单替代，而是产品全维度重新定义的起点。本文将对此展开深度解析。

全球首款全碳纤维复合材料飞机机轮问世

法国Duqueine集团在JEC世界复合材料展上，正式发布了全球首款全碳纤维复合材料飞机机轮（图1）。在航空机轮长期以铝合金、钢材为主导材料的行业背景下，这一技术突破绝非偶然。

图1：机轮验证机，技术就绪度TRL3

集团研发管理团队表示，本次技术革新目标明确且坚定：核心目标为减重，这是项目核心驱动力，目标较铝合金机轮减重30%。

在航空工业持续追求轻量化的背景下，机轮看似是辅助部件，却承受极高载荷，是目前仍有巨大优化潜力的关键构件。

研发团队指出：选择前机轮作为研发对象，是因为飞机前起落架无制动功能，机轮不会产生温升，可在限制热载荷的同时，验证全新结构设计。  

跨界技术融合催生研发项目

复合材料机轮的研发构想虽具突破性，但其立项基于严谨的产业逻辑（图2）。该项目隶属于法国民用航空研究理事会（CORAC）发起、赛峰集团牵头的TRIER项目，项目核心目标明确是降低飞机起落架重量。

图2：该机轮从设计初始阶段便以复合材料为导向进行正向开发

Duqueine公司获选参与的核心原因，在于其技术积淀与企业理念。研发团队解释：选择复合材料，是为了轻量化；选择Duqueine，是因为我们已具备汽车轮、自行车轮的成熟制造经验，同时是航空结构件一级供应商，技术优势高度契合。

作为赛峰集团多个项目的合作供应商，Duqueine将碳纤维机轮的长期技术积累，与航空领域严苛的应用标准相结合。研发团队补充：我们始终乐于迎接技术挑战。

赛峰集团则专注起落架其他部件研发，明确的分工模式让项目在初期就规避了多重技术壁垒，稳步推进研发。

从源头适配复合材料的正向设计理念

本项目的核心突破之一，是采用复合材料正向设计思路。Duqueine研发团队表示：我们并未将这款机轮原型视为实验品，从立项之初就确立了产业化视野。

项目全程摒弃黑金属设计思路——即不直接复刻金属构件的结构形态，此类照搬模式几乎无法适配复合材料特性。研发团队介绍：设计从界面定义起步，先确定轮胎接口、起落架安装接口，再开展结构设计。

几何形态从初始阶段就适配复合材料特性：采用简洁构型、大圆角设计，保障制造工艺可产业化，避免复杂结构带来的工艺约束。后续通过力学计算与试样测试（图3），对局部结构微调以满足载荷要求，且不颠覆整体设计逻辑。

图3：试样测试

面向批量生产的制造工艺

项目初期采用预浸料基础方案，匹配赛峰集团计算体系，后续同步拓展多种工艺路径。研发团队说明：我们研发了快速固化预浸料，缩短固化周期，同时开展树脂传递模塑（RTM）工艺研究。

最终采用可重复使用气囊膨胀成型工艺（图4），借助耐用模具实现空心结构一体化制造。

图4：基于可重复使用气囊的成型工艺

在适航规范层面，复合材料应用并未降低标准要求。Duqueine团队强调：复合材料机轮的约束条件与金属机轮完全一致，不会因材料变更而放宽。

该机型机轮需同时满足复合材料特性要求与金属安全关键件的历史标准，需通过无损检测、三维尺寸检测、全流程追溯等全维度质量管控，保障产品完整性。耐压性能、密封性能、瘪胎滚动性能、安全测试等指标，均与金属机轮完全等同。该构件属于一级结构件，是安全关键核心部件。

从TRL3到产业化的技术路线

首轮测试完成后，项目进入数据分析与下一阶段研发。轻量化仍是核心目标，同时复合材料机轮拓展了更多应用潜力。研发团队介绍：该技术为客户集成附加功能提供可能；此外，机轮质量降低可减小离心惯性，降低着陆时轮胎磨损。

此次技术迭代远超材料替换范畴。目前验证机技术就绪度为TRL3，技术路线已明确：基于测试数据迭代优化，启动第二阶段研发以接近最终方案，后续提升至TRL5-6级。

时间规划方面：预计3年研发达到TRL6级，约5年完成验证达到TRL8级。

目标市场定位清晰：中程干线飞机，适配机轮尺寸15-18英寸。核心挑战在于经济性，但Duqueine团队指出：凭借30%的减重优势，产品具备明确的市场定位。

初步模拟显示，满产状态下日产能可达约20个机轮，这一目标与Duqueine的企业理念高度契合——研发的终极目标始终是产业化与批量生产。研发团队所有研发工作的核心，都是实现最终产能下的工业化与批量制造。

参考资料:JEC COMPOSITES MAGAZINE

此文由中国复合材料工业协会搜集整理编译，部分数据来源于网络资料。文章不用于商业目的，仅供行业人士交流，引用请注明出处。