激光專家4JET(德國阿爾斯多夫)和飛機涂料供應商Mankiewicz(德國漢堡)正在開發一種激光表面處理工藝,可自動在涂漆的飛機表面上形成節省燃料的溝槽。激光增強氣流(Laser Enhanced Air Flow 簡稱LEAF)技術利用激光干涉圖案的原理在飛機油漆的最上層快速創建精細的橫向凹槽。
這樣的小裂口可以減少10%的阻力,從而為商業長途航空公司節省超過1%的燃油——相當于全球每年節省1500億美元的煤油開支。使用激光除漆是一項眾所周知的技術,但事實證明,它的速度太慢,無法產生達到“鯊魚皮”效果所需的高密度魚鰭溝槽。4JET利用激光干涉圖案化原理,將加工速度提高了約500倍,而不是“逐行逐行”地用一個聚焦的激光點來創建膛線槽。激光束在表面重新組合,使光波的電場振蕩以可控的方式疊加。這種疊加創造了一個獨特的模式:幾十條等間距線交替在一個激光點。這使得在不到一分鐘的時間內,就能產生15公里長的溝槽,相當于大約1平方米的溝槽表面。
LEAF不使用任何消耗品,可以根據飛機上的位置調整溝槽條紋幾何形狀。該過程中產生的油漆灰塵和蒸汽被排出,不需要后處理。該技術可加工彎曲或鉚接表面,并可與現有的智能機器集成,用于飛機維修中的油漆去除或打印操作。
兩家公司正在聯合開發用于飛機的LEAF技術,并準備在未來幾年實現商業化。Mankiewicz將以其對涂料化學的深刻理解和對航空的要求來支持該公司的發展,而4JET將專注于激光工藝和溝槽成型系統的發展。
【注】空氣阻力的一大來源是“邊界層分離”。當物體在移動時,其表面附帶一層近乎靜止的水或空氣,這時就會出現這種現象——產生把物體向后拖拽的漩渦。鯊魚皮表面有著一定角度生長的剛毛阻止了邊界層分離的出現。從某個角度看,皮膚非常光滑,而從另一個角度看,皮膚卻像砂紙一樣,這阻止了倒流的發生。
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