玻璃纖維浸透後組成帶狀纏繞直升機的槳葉大梁。

未來，大規模數字化設計以及人工智慧的發展決定即將來臨的人類史上第四次工業革命，但是工藝的迅猛發展，除了帶來一系列優勢以外，同時也伴隨著相應的風險。以往工藝上的改革創新，在很大程度上提升了生產效率，讓人類逃離週而復始的勞作，提升整個人類文明。但是，當工業史上的每一次創新呈螺旋式上升時，無法避免的是每一次源於技術改革而引發的環境汙染將越來越嚴重，由技術創新與改革帶來的後果是不可預料，包括氣候變暖、大氣汙染、海洋和陸地生態急速惡化等。

當前，全球各國在發展新的工藝技術的過程中應該以恢復生態為前提進行改革與創新。解決上述問題的關鍵在於，各國應該推廣更環保的工藝，以此來降低環境汙染的損失。當下，國際社會面臨的主要戰略挑戰之一是創造並推廣一種儘可能接近大自然的技術工業，並將其引入大規模生產中。通過了解俄羅斯直升機行業中面向未來的環保工藝，來窺探全球大背景下未來環保工藝的發展趨勢。

專案發展

當材料行業和工業生產行業做出了相應的改變後，那麼在生態和技術領域之間將存在相對平衡的可能性。俄羅斯直升機公司（以下簡稱俄直公司）正在這方面努力做出相應的改變。

2019年，該公司創新部經理安德烈·施比托夫帶領團隊編制了俄直公司《2020年~2025年的創新發展規劃》。其中包含13項基本創新方向，包括建立科技儲備、生產工藝創新、國際合作、與俄羅斯主要高校，生態學家進行緊密聯絡、在動力能源方面進行創新等。

這項規劃總體上涵蓋了100個在不同領域的專案，其中超過半數的工作是為建立科技儲備而存在。

先進科研工作的主要方向在於使用並推廣更加有效的增材製造工藝，包括人工智慧技術。這些工作與電氣化系統相聯絡，致力於研製新型“電動直升機”。要想實現這個概念需要研發混合動力裝置，並且從液壓執行機構過渡到電動執行機構。

俄直公司越來越重視提升工藝設計與研發方法：模擬模擬，考慮到強度和氣動效能將使用更為先進的程式與方法學，數字化仿型機等。

技術人員正在使用3D列印技術。

推進複合材料工藝與發展

當前，複合材料儼然成為航空製造業發展的重要影響因素。俄羅斯直升機製造業對複合材料的應用也逐步增加，從葉片生產到零件結構，如艙蓋、壁板的複合材料比重不斷提升，具有高強度耐腐蝕低密度等效能的複合材料應用愈加廣泛。例如，羅斯托夫直升機製造廠在為全球現役最大的重型直升機米-26生產 旋翼 和槳葉時，槳葉的大梁採用玻璃纖維，在浸透後組成帶狀材料纏繞，使葉片更加可靠，不易腐蝕，此項技術也在米-35M和米-28NE等直升機上使用。

聯合飛機制造公司在複合材料研製方面為俄羅斯直升機製造業發展提供了巨大幫助。俄直公司和聯合飛機制造公司自2015年9月簽署長期戰略伙伴協議以來，聯合研製和生產了樹酯基熱塑性複合材料。“俄直技術”公司（俄直公司的子公司之一）是負責發展俄羅斯直升機未來技術的企業，與聯合飛機制造集團的“航空複合材料”公司一起根據檔案開展聯合研究。

俄直公司的另一重要夥伴是“俄羅斯技術”國家公司下屬的“RT-化學複合材料”公司，其為直升機製造業提供了25種產品，包括適用於各種天氣條件的、用於頭部整流罩的石英纖維和玻璃纖維；矽酸異質有機座艙玻璃；機載高亮度、高對比度濾光鏡；樹酯基蜂窩塑膠用於製造槳葉；用於製造內部裝置和承力機構的玻璃蜂窩塑膠。“RT-化學複合材料”公司還在聚碳酸酯基礎上研究光學結構，比普通矽酸鹽玻璃的抗衝擊性提高100倍，比有機玻璃提高10倍，可以在航空及其他領域應用。

複合材料在航空領域應用擴大的趨勢是因為其特有的效能優勢，其顯著的低密度特點可在不增加重量的情況下提高氣動或經濟效能，並製成具有合適物理效能的任意形式零件。儘管複合材料價格昂貴、生產複雜，但是由於現代化加工裝置的引入，勞動生產率極大提高，採用大量的複合材料部件仍經濟可行。

3D列印的控制桿模型

增材製造技術

直升機製造業是現代化工業之一，本世紀開始面臨技術革新，其中最有潛力的便是3D列印技術，該技術大大簡化了零部件的模型製備工作，為複合材料結構件的快速製造提供了前提。

如今，各大公司根據兩個主要方向來發展該項技術。首先明確，增材製造技術的作用在於提高生產效率，替代老舊工藝，例如，鑄造。而該項技術可以提升製造單獨的連線件和元件的生產效率，同時減少人工勞作以及汙染環境的可能性。

俄直公司的3D列印技術不僅能重組零件，還能減輕其重量，減少製造週期。在未來，該公司致力於減少研發該項技術的成本。

在該項工藝的幫助下重組零件意味著對零件進行重新加工與重新架構。該公司設計師們在不斷尋求工藝突破的過程中力求以保護環境為前提，進行 仿生設計 。

透過3D列印技術對零元件以及附件進行重組，最終可以採用環保材料與結構，例如，多孔材料、輕型材料、高強度多孔骨組織結構等。

如今，透過使用仿生設計能夠最佳化特定載荷的零元件，使其表面、形狀和結構達到最佳狀態。這樣的設計會形成一種獨特的外觀，在很多方面最後呈現出類似大自然的天然創造。仿生的過程並不是盲目的，而是經過嚴格的計算和數次試驗最終得出相應結果。

在3D列印技術和仿生設計的幫助下製造零元件不是最終目的，最終目的是使得大自然與人類行為之間達到平衡，保持健康的設計理念與思想，形成生態平衡。

當一位設計師在研究某個零件的製造方法時，他會考慮不同的製造工藝：鑄造、衝壓 模鍛 、機械加工、不同材料，並且思考不同生產之間的消耗。根據以上全套的工程分析得出解決方案，從而選擇最最佳化和最有效的工藝方法。

如今俄直公司已經漸漸使用增材製造技術來完成零件批產。俄直公司預測未來使用增材製造技術的零件數量將成倍增長。

目前俄直公司的3D列印技術已經可以成功用於製造非承力部件：通風系統部件、內部裝飾裝置、多媒體系統的固定裝置等。米里直升機廠擁有最早應用3D列印技術的經驗，用該方法制造了米-38直升機控制桿模型，快速高效地建立了符合人機工程學的外形。

在採用3D技術的特點之一是從3D模型的研製到產品檢測的所有工藝序列與數字化有關，所有過程都在包含數控裝置的自動化系統上進行，資料資料自動傳輸。俄直公司正在嘗試透過發展數字化生產的概念，引入數字技術的新方式，使生產能力達到世界水平。預計在最近10~15年內在直升機製造業零部件市場的增材製造方面具有廣闊的前景，未來或將用於製造機體、旋翼的承力部件。

2019年俄直公司計劃透過3D列印技術來完成近30個零件的重組任務，並且計劃在2021年將這些材料用於批產。第一階段總共包括80個零件。當前製造這些零件的工藝包括鑄造、衝壓模鍛以及機械加工。未來，它們的製造方法將透過一系列試驗逐漸轉換為透過3D列印技術來進行製造。

至於直升機結構以及各附件系統的關鍵承力部件，到2020年末，俄直公司將決定是否準備在批產直升機上安裝這些部件。

將從所有現有製造技術的角度對每個部件進行重新設計，並且對其進行耐久性試驗。在此之後，作為測試的一部分，將有必要確認使用增材製造技術生產的零部件在其效能上與被替換的類似零部件是否等同於或者具備更優秀的效能。只有透過以上分析，才能在批產直升機上使用新的零部件。

電動技術

在不久的將來，混合動力裝置可能成為一系列無人機和最大起飛重量約為2噸的輕型直升機的一部分，但是針對重型 飛行器 ，電動技術將會是一項中長期需要解決的問題。

專家預計，對於重達200千克的輕型無人機，電動技術將從根本上解決所有問題。在大約5年的時間內，可以建立針對起飛重量約為2噸的配備混合動力裝置商用輕型飛行器的批產鏈。在此之前，需要解決相應的飛行安全、經濟效益以及針對取證的相關研製問題。

值得注意的是，當今世界中已經研製出一批樣機、輕型直升機，它們使用了電動或者混合動力裝置。配備該類裝置需要達到兩個目的，首先需要研製出高效的電動機和電池。配備混合動力裝置的飛行器，其電動部附件所具備的獨立引數資料庫已經能夠允許製造出其他相應的樣機。儘管如此，但是與其他現有飛行器相比，這些配備混合動力裝置或者電動裝置的樣機仍然不具備競爭力，因為缺乏取證基礎以及缺乏對該類飛行器經濟效益和飛行安全性的準確理解與評估。

未來直升機俄直公司的專家們一直致力於研究新型直升機的工作。力求打破常規設計方案，其討論與分析的結果在未來將應用於具體的設計方案中。日前，俄直公司正在編制一款未來商用直升機的設計方案。而該款新型未來商用直升機將採用增材製造技術、新的裝配工藝、採用新型複合材料、現代化旋翼翼型、先進的旋翼槳轂構型。

現在該專案還處於最早的設計階段，專家們正在對其未來市場狀況進行分析，已經研製出多種設計方案。

這個新的專案將會聯結俄羅斯著名的直升機設計與製造廠，包括米里莫斯科直升機廠，卡莫夫和喀山直升機廠等。該專案將會在民用範圍的框架下進行一系列研發工作，最終將會研製出一款先進的高速直升機。

人工智慧

在軍事技術中，長期以來一直有系統幫助操作員確定目標優先次序，控制武器系統和執行其他特定功能。民用飛行器系統也能夠承擔多種功能，在某些情況下協助飛行員，甚至可以取消他們的參與。

針對飛行器的機載人工智慧系統現在已經處於研發過程中。那麼一個關鍵的問題在於，它的實施力度有多大？如何更加廣泛深入地使用人工智慧系統來代替飛行員行為？這是個值得思考的問題，也是亟待解決的問題。

然而，甚至是在世界上最先進的無人飛行器都不能完全說是無人駕駛的。它們仍然需要地面操作員進行微調，只有在特定的飛行階段才會是自動駕駛狀態。

大家所談論的完全特徵下的“人工智慧”，指的是具備完全不需要人為參與任務執行的能力。當一個人設定一個目標後，該型飛行器獨立下達所有命令，完成所有決定並且選擇最優方式達到目標指令。

當前，越來越多公司致力於研製傾轉旋翼機、四軸飛行器以及其他新構型飛行器。隨著新技術、新材料、新工藝的研發，使得各大航空企業有更多機會對其產品進行創新，針對傳統的、共軸佈局的直升機，各大航空企業對其裝配、旋翼系統也進行改型設計。

未來，整片蔚藍天空將隨處可見各類有人/無人飛行器，包括執行客運、貨運等任務用途。當下，不僅是俄羅斯航空企業，全世界的航空企業又一重要任務是研製出城市空中運輸系統的飛行器。（宋燁 編譯）