10 neue Trends in der Luft- und Raumfahrttechnologie, die Sie kennen sollten

Die globale Weltraumwirtschaft, die bis 2040 schätzungsweise Einnahmen von über 1 Billion US-Dollar übersteigen wird, umfasst eine Reihe von Aktivitäten zur Erforschung, Erforschung und Nutzung des Weltraums. Mit so vielen Facetten in der Luft- und Raumfahrtindustrie – und Milliarden von Dollar, die sie unterstützen – gibt es zahlreiche Möglichkeiten für Wachstum und Innovation. Lesen Sie weiter, um mehr über 10 Trends in der Luft- und Raumfahrttechnologie zu erfahren, die Sie in den kommenden Jahren erwarten können.

Kurzlinks:

• Was ist Luft- und Raumfahrttechnologie?
• Aktueller Ausblick für die Luft- und Raumfahrtindustrie
• 10 Technologietrends in der Luft- und Raumfahrttechnik, die Sie im Auge behalten sollten
• Die Zukunft der Luft- und Raumfahrt ist da!

Was ist Luft- und Raumfahrttechnik?

Luft- und Raumfahrt bezieht sich kollektiv auf die Atmosphäre und den Weltraum; Es ist eine vielfältige Branche mit einer Vielzahl von kommerziellen, industriellen und militärischen Anwendungen. Die Luft- und Raumfahrttechnik umfasst die Luft- und Raumfahrt, und die Forschung, Konstruktion, Produktion, der Betrieb oder die Wartung von Luft- und Raumfahrzeugen umfasst die Arbeit zahlreicher Organisationen.

Luft- und Raumfahrttechnik bezieht sich dann auf den Bau, das Testen und die Wartung von Luft- und Raumfahrzeugen. Techniker können an der Montage, Wartung, Prüfung, Bedienung und Reparatur von Systemen beteiligt sein, die mit zuverlässigen und wiederverwendbaren Trägerraketen und zugehöriger Bodenunterstützungsausrüstung verbunden sind.

Aktueller Ausblick für die Luft- und Raumfahrtindustrie

Einer der am stärksten von der Pandemie betroffenen Branchen war der gewerbliche und geschäftliche Flugverkehr; Tatsächlich wurde 2020 als das schlechteste Jahr in der Geschichte für die Nachfrage nach Flugreisen eingestuft. Da jedoch die weit verbreitete Verfügbarkeit des Impfstoffs und die COVID-19-Beschränkungen nachlassen, planen 60 % der Amerikaner, 2021 mehr zu reisen als 2019. Trotz dieses geschätzten Anstiegs des weltweiten Flugverkehrs ist es wahrscheinlich, dass das Verhalten der Verbraucher Muster werden sich angesichts der Pandemie geändert haben; Beispielsweise liegt der Fokus derzeit verstärkt auf Kurzstrecken- und Inlandsflügen statt auf längeren internationalen Flügen.

Andererseits - und trotz der anhaltenden Pandemie - lagen die Weltraumstarts für das erste Halbjahr 2020 weitgehend auf dem Niveau der Vorjahre; die 41 erfolgreichen Produkteinführungen lagen nur knapp unter dem 5-Jahres-Durchschnitt von 43 erfolgreichen Produkteinführungen. Da die Finanzierung weiter ansteigt und die Kosten sinken, wird die Raumfahrtindustrie wahrscheinlich mehr Möglichkeiten haben, hauptsächlich im Bereich des Satelliten-Breitband-Internetzugangs. Im Jahr 2020 blieben die Raumfahrtinvestitionen mit 25,6 Milliarden US-Dollar stark, und die Investitionsdynamik dürfte auch 2021 solide bleiben.

Insgesamt erholt sich die Luft- und Raumfahrtindustrie langsam aber sicher vom buchstäblichen und metaphorischen Stillstand im Jahr 2020.

10 Technologietrends in der Luft- und Raumfahrttechnik, die Sie im Auge behalten sollten

Da die Luft- und Raumfahrtindustrie ständig Verbesserungen vornimmt, sind hier zehn Technologietrends der Luft- und Raumfahrttechnik, die Sie auf dem Radar haben sollten.

1. Zero-Fuel-Flugzeug

Airbus hat kürzlich drei Konzepte für das weltweit erste emissionsfreie Wasserstoff-Verkehrsflugzeug vorgestellt, das bis 2035 in Dienst gestellt werden könnte. Diese Konzepte repräsentieren jeweils einen anderen Ansatz zur Erreichung eines emissionsfreien Fluges durch die Erforschung verschiedener Technologiepfade und aerodynamischer Konfigurationen, um ihre Ambitionen zu unterstützen Vorreiter bei der Dekarbonisierung der gesamten Luftfahrtindustrie. Alle von Airbus präsentierten Konzepte setzen auf Wasserstoff als primäre Energiequelle – eine Option, die ihrer Meinung nach als sauberer Flugkraftstoff außergewöhnlich vielversprechend ist und wahrscheinlich eine Lösung für die Luft- und Raumfahrt – und viele andere Industrien – sein wird, um ihre klimaneutralen Anforderungen zu erfüllen Ziele.

2. Structural Health Monitoring (SHM)

Die strukturelle Zustandsüberwachung umfasst die Beobachtung und Analyse eines Systems im Laufe der Zeit unter Verwendung von periodisch abgetasteten Reaktionsmessungen, um Änderungen der Material- und geometrischen Eigenschaften von Ingenieurstrukturen wie Brücken, Flugzeugen und Gebäuden zu überwachen. Flugzeugunfälle mit katastrophalem Ermüdungsversagen können zu erheblichen Todesfällen führen, was Innovationen in diesem Zweig der Luft- und Raumfahrtindustrie so wichtig macht.

Die Grundlage der strukturellen Zustandsüberwachung ist die Fähigkeit, Strukturen mit eingebetteten oder angebrachten Sensoren zur zerstörungsfreien Bewertung (NDE) zu überwachen und die Daten zu verwenden, um den Zustand der Struktur zu bewerten. In den letzten zehn Jahren haben Forscher erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von NTE-Sensoren für SHM gemacht und die Hardware und Software entwickelt, die für die Analyse und Kommunikation der SHM-Ergebnisse erforderlich sind. Zu den NDE SHM-Sensoren, die einen bescheidenen Reifegrad erreicht haben und in der Lage sind, signifikant große Bereiche von Strukturen zu überwachen, gehören Faseroptik, aktiver Ultraschall und passive Schallemission.

Darüber hinaus ermöglicht kostengünstige neue Computerhardware wie Grafikprozessoren (GPUs) den zunehmenden Einsatz fortschrittlicher physikbasierter Modelle für eine verbesserte NDE-Inspektion und für fortschrittliche Datenanalysemethoden wie maschinelles Lernen. Dies ist zum Beispiel für die NASA besonders relevant, da neue Werkzeuge entwickelt werden müssen, um die Langzeit-Raumfahrt zu unterstützen.

3. Fortgeschrittene Materialien

Innovative Materialien können in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden – von leichteren, agileren Flugzeugen und neuen Hyperschallsystemen bis hin zu persönlicher Schutzausrüstung und überall dort, wo Risiken oder Schäden reduziert werden können. Es wird erwartet, dass Fortschritte bei der Entwicklung fortschrittlicher Materialien die Integration von Funktionen wie Energy Harvesting, Tarnung, strukturelle und persönliche Gesundheitsüberwachung angehen. Graphen zum Beispiel ist ein kohlenstoffbasiertes Material, das nur ein Atom dick ist und verwendet werden kann, um Batterien herzustellen, die leicht und langlebig sind und sich für die Energiespeicherung mit hoher Kapazität eignen – außerdem laden sie sich schneller auf als eine typische Batterie.

4. Intelligente Automatisierung und Blockchain

Die Blockchain, die normalerweise mit Kryptowährungssystemen in Verbindung gebracht wird, verwendet Datentransparenz, um die Sicherheit zu erhöhen. Eine Verschlüsselung mit öffentlichem Schlüssel für Datensicherheit auf Rekordniveau und eine höhere Netzwerkstabilität sind ohne Single Point of Failure möglich. Darüber hinaus können die Zugriffsrechte und die Berechtigungsverwaltung automatisiert werden, wodurch Ressourcen frei werden, um andere Sicherheitsmaßnahmen oder Bedenken anzugehen.

Wie funktioniert das? Anstelle eines erheblichen Aufwands, Komponenten, Geräte und Systeme entlang der Wertschöpfungskette zu verschieben, kann die Blockchain den Austausch von internen und externen Supply-Chain-Teilnehmern bis hin zum Endkunden arrangieren. Es bietet auch eine sichere, überprüfbare, nachverfolgbare und gemeinsam nutzbare Aufzeichnung über eine verteilte Bevölkerung. Durch ein gemeinsames Blockchain-Ledger kann schnell ein Konsens zwischen dem Fertigungspartner und seinem Kunden hergestellt werden, denn dieser hinterlässt eine klare und unveränderliche Historie des Designs, aller Änderungen daran, Testergebnisse, ein Zertifizierungsprotokoll für die Herkunft aller Komponenten, und mehr.

5. Additive Fertigung (3D-Druck)

3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, hat sich als hervorragende Fertigungslösung für die Herstellung von Komponenten und Teilen erwiesen, die deutlich weniger Material verbrauchen als andere vergleichbare, traditionell hergestellte Teile. Da das Material durch additive Fertigung zu einem Artikel verarbeitet werden kann, können extrem komplexe geometrische Formen gebaut werden, die trotz der reduzierten Dichte des verwendeten Materials eine hohe Festigkeit aufweisen.

Gewichtsreduzierung ist für die Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund der Leistungssteigerung in den Bereichen Geschwindigkeit, Kapazität, Kraftstoffverbrauch, Emissionen und mehr von größter Bedeutung. Diese Erkenntnis führt die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie dazu, nach Anwendungen des 3D-Drucks in ihren neuesten Produkten zu suchen, von Sitzrahmen bis hin zu Luftkanälen.

6. Überschallflüge

Beim Überschallflug fliegt ein Flugzeug schneller als die Schallgeschwindigkeit. Die US-Fluggesellschaft United hat angekündigt, 15 neue Überschallflugzeuge zu kaufen und im Jahr 2029 "Überschallgeschwindigkeiten in die Luftfahrt zurückzubringen". Überschallflüge kommen Ihnen bekannt vor? Diese Passagierflüge endeten 2003, als Air France und British Airways die Concorde in den Ruhestand versetzten.

Das neue Overture-Flugzeug wird von einem in Denver ansässigen Unternehmen namens Boom hergestellt, das noch keinen Überschalljet getestet hat. Der Deal von United hängt davon ab, ob das neue Flugzeug die Sicherheitsstandards und die Bedenken hinsichtlich der Lärmbelästigung erfüllt.

7. Belastbarere und dynamischere A&D-Lieferketten

Eine geringere Flugzeugnachfrage und Einschränkungen des Personen- und Warenverkehrs aufgrund der Pandemie führten zum Zusammenbruch vieler wesentlicher Lieferketten der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigung (A&D). Dies hat Auswirkungen auf kleinere Zulieferer, insbesondere solche mit starkem Engagement in der kommerziellen Luft- und Raumfahrt und im Aftermarket-Geschäft.

Im Jahr 2021 wird sich der Fokus der Branche wahrscheinlich auf die Umwandlung von Lieferketten in widerstandsfähigere und dynamischere Netzwerke verlagern, was mithilfe von Strategien wie Onshoring, vertikaler Integration und verstärkter Cyberabwehr erfolgen könnte. Um die Lieferketten weiter zu stärken, sollten OEMs und Zulieferer digitale Tools nutzen, darunter die Automatisierung interner Prozesse und die Straffung von Arbeitsabläufen, die Implementierung intelligenter Managementsysteme und die Nutzung von Datenanalysen. In einer kürzlich von Deloitte durchgeführten Umfrage gaben 72 % der Führungskräfte der Branche an, in Lieferketten-Ökosysteme zu investieren, um externe Allianzpartner zu nutzen.

8. Nutzung des Internets der Dinge (IoT), um Wartungsprobleme zu antizipieren

Flugzeugwartungs- und -reparaturunternehmen verwenden in großem Umfang die Internet-of-Things-Technologie für die vorausschauende Wartung von Flugzeugteilen und -ausrüstung. Eine IoT-basierte Predictive-Maintenance-Lösung kann helfen, potenzielle Schäden vorherzusagen, indem sie beispielsweise Daten von Ultraschall- und Vibrationssensoren sammelt, die an der Spindel einer CNC-Maschine angebracht sind. Die Analyse der gesammelten Daten hilft, empfindliche Spindeln und Werkzeuge zu identifizieren, bevor sie brechen. Die IoT-Technologie wird verwendet, um kritische Daten von Triebwerken, Flügelklappen, Entlüftungswerten und Fahrwerken an Techniker zur vorbeugenden Wartung zu senden. Diese Daten helfen Technikern bei der Erstellung von Wartungsplänen, der Beschaffung von Teilen und der Einplanung der entsprechenden Mitarbeiter für die Reparatur von Geräten.

9. Künstliche Intelligenz (KI)

Auch die Luft- und Raumfahrttechnik profitiert von künstlicher Intelligenz und dem Einsatz von maschinellem oder aktivem Lernen in Forschung und Lehre. Maschinelles Lernen bietet die Möglichkeit, neue Erkenntnisse über Materialien zu gewinnen, indem mithilfe künstlicher Intelligenz neue Muster und Beziehungen in den Daten entdeckt werden. KI kann weitaus komplexere Probleme bewältigen als Menschen und kann innerhalb weniger Augenblicke Tausende von Ergebnissen erzielen, verglichen mit der Zeit, die das menschliche Gehirn für die Verarbeitung von Informationen benötigt.

Um beispielsweise die nächste Technologiegeneration zu entwickeln, verwenden Forscher des United States Air Force Research Laboratory (AFRL) maschinelles Lernen, KI und autonome Systeme, um die Geschwindigkeit der Materialforschung exponentiell zu erhöhen und die Technologiekosten zu senken.

10. Autonome Flugsysteme

Die Implementierung autonomer Technologien ist in mehreren Branchen ein zunehmender Trend, und die Luft- und Raumfahrtindustrie ist keine Ausnahme. Vieles davon konzentrierte sich auf die Zunahme autonomer Flüge, mit dem Endziel, vollständig menschenfreie Flüge zu starten. Auch wenn dies noch einige Jahre dauern mag, werden Investitionen und Innovationen in den kommenden Jahren konsequent darauf ausgerichtet. In den kommenden Jahren könnten Flugzeuge auf nur einen Piloten reduziert und anschließend autonom betrieben werden. Bei Drohnen ist dies bereits der Fall, obwohl diese Technologie natürlich skaliert werden muss, bevor sie für Passagierflugzeuge und längere Reisen bereit ist.

Die Zukunft der Luft- und Raumfahrt ist da!

Scheinbar ständig werden innovative Technologien und Fertigungsverfahren entwickelt, und kleine und mittelständische Hersteller profitieren davon, wenn Luft- und Raumfahrtunternehmen nach Nischenlieferanten suchen, um ihre Lieferkette zu erweitern. Wenn Sie über die neuesten Trends auf dem Laufenden bleiben, kann Ihr Fertigungsunternehmen alle Vorteile der Luft- und Raumfahrtindustrie nutzen.

Da die Luft- und Raumfahrtindustrie von heute so komplex und anfällig wie eh und je ist, ist eine kompetente Beratung ebenso wichtig. Kontaktieren Sie CMTC noch heute, um zu erfahren, wie wir Ihnen bei der Optimierung Ihres Luft- und Raumfahrttechnologiebetriebs helfen können!