参观美国国家航空研究所

 

前 言

NIAR位于美国航空航天制造业中心的威奇托州立大学，已发展成为教学、研发、创造力和创新的首要中心。其中对复材行业，特别是民机工业，最具有影响是国家先进材料性能中心（NCAMP）。美国联邦航空管理局（FAA）和欧洲航空安全局（EASA）都接受使用 NCAMP 程序开发的复合材料规范和设计值。

材料供应商可以与NCAMP合作，对材料系统进行鉴定，而无需与正在进行的飞机认证计划挂钩。这使得材料供应商可以通过公共论坛将其材料投放市场，并获得许可和FAA认证。

目前，中国商飞的ARJ21、C919 以及 CR929 机身筒体试验件，所使用的复合材料均从国外购买。

国产复合材料认证之路，建议参照NCAMP 的模式，首先由国内的第三方材料鉴定机构，对材料系统进行鉴定。鉴定的结果，再获得适航认证。商飞用这样国产复合材料替代进口复合材料。

 

NIAR 由22个实验室组成，分布在威奇托州立大学（WSU）校园内和周围的六个设施中，面积超过160万平方英尺。NIAR 专注于材料和工艺技术的应用，以帮助航空航天行业合作伙伴解决现实世界中的航空航天制造挑战。

 

如果你对威奇托州立大学（WSU- Wichita State University）国家航空研究所（NIAR- National Institute for Aviation Research）的印象是，它是一个典型但规模不大的复合材料研究实验室，位于中等城市中部的一所中等规模的中西部州立大学，那么你基本上是对的。这与实验室的低调无关。

在过去的 36 年里，NIAR 已经发展成为世界上杰出的航空航天研究机构之一，拥有 22 个实验室，分布在大威奇托地区的六个地点，面积超过 160 万平方英尺。它雇佣了 1300 名员工（其中 50%是学生），研究支出超过 1.9 亿美元，由行业、州和联邦研究拨款资助。NIAR不仅成为威奇托航空界的研发引擎，而且还是一个毕业生的生产商，他们有与现实世界的航空航天制造商合作解决现实世界航空航天挑战的经验。“CW-CompositeWorld”的编辑人员于 2022 年初访问了 NIAR，发现了一个强大、庞大、充满活力的大学研发机构，即使不是世界上最出名的，但也可以说是美国的一个实力很强的研究机构。

NIAR：基础

WSU成立于 1895 年，前身为费尔蒙特学院， 1926 年成为威奇托市立大学，1964 年成为 WSU。如今，它是堪萨斯州三大研究机构之一，拥有 16000 名学生，校园占地 330 多英亩。尽管威奇托可能会感到孤立，但它位于南北向的 I-35 走廊上，靠近东西向的 I-70 走廊，因此很容易到达科罗拉多州丹佛等大城市；德克萨斯州达拉斯；以及密苏里州的堪萨斯城和圣路易斯。

1985年，WSU 成立了NIAR，正式确立了其对航空航天制造的承诺。我们的愿景不仅是为航空航天制造进行基础和应用研究，还将直接与行业合作伙伴合作，帮助解决当前和新兴技术的关键挑战。

工业和国防项目高级副总裁兼 NIAR 执行董事 John Tomblin，表示该研究所的目标是让学生沉浸在航空航天制造中使用的材料和工艺中：“对很多学生来 说，即使在大学里，工作世界也是高度理论化和概念化的。如果你有机会置身于一个可以直接接触世界的环境中，那你就很幸运了。在这里，你完全被它包围了。”

 

WSU 校园内的 ATLAS 实验室配备了科里奥利自动纤维放置（AFP）系统和 ELECTROIMPACT 的自动铺丝机，如图所示。ATLAS 的主要目标是让行业合作伙伴能够获得生产规模的技术，帮助他们开发预生产流程并进行故障排除。

这种模式虽然令人钦佩，但也是有代价的。根据美国国家科学基金会 2020 年的排名，WSU 以 1.31 亿美元的航空航天研发总支出在全国排名第四。更令人印象深刻的是，考虑到其模式，WSU 以 7400 万美元的工业资助航空航天研发支出总额位居全国第一，远远领先于排名第二的 800 万美元。

这项投资及其资助的模式在 WSU 校园及其周围很明显，在多个地点有多个实验室，每个实验室都追求特定的技术或学科，其中许多与复合材料和工艺（M&P）交叉。其中包括增材制造（AM- Additive Manufacturing）、虚拟工程和测试、弹道学和冲击动力学、复合材料和先进材料、环境测试、机械测试、CAD/CAM、先进涂层等。

“CW-CompositeWorld”的编辑人员在 NIAR 度过了一天，由 NIAR 研发总监 Pierre Harter 带领参观。Pierre Harter 是堪萨斯州人，他的职业生涯大部分时间都在航空航天和复合材料制造业度过，包括在 Adam Aircraft、庞巴迪和 Spirit AeroSystems 工作。

 

NIAR 最著名的可能是其国家先进材料性能中心（NCAMP-National Center for Advanced Materials Performance），该中心数十年来一直与美国联邦航空管理局（FAA，美国华盛顿特区）合作，美国国防部（DoD，Arlington，Va.，U.S.）和行业合作伙伴对复合材料系统进行鉴定，并填充一个可供公众查看和访问的共享材料数据库。

这里的关键词是“公共”。许多材料已经被表征并符合航空航天应用的资格，但这些资格通常由原始设备制造商执行，他们往往非常接近自己的数据。鉴定的时间和费用使得这些原始设备制造商生产的数据对公众访问来说太有价值了，而且这些数据与特定应用程序的关联往往使其成为专有数据。NCAMP 的测试计划吸收了这些时间和费用，并产生了可在整个供应链中使用的鉴定数据，作为鉴定特定应用材料的起点。

 

ATLAS Sector A 毗邻威奇托 Spirit AeroSystems 公司的园区，其特点是该 Engel 制造工作站用于热塑性材料的自动压缩成型和二次成型。

然而，由于鉴定需要时间且成本高昂，NCAMP必须对其测试的材料进行选择性。多年来，这些公司包括 Solvay 5320-1、Hexcel 8552、Toray TC250 和其他几家公司，所有公司的资格数据都可以通过 NCAMP 网站访问。

NCAMP由NIAR高级材料和工艺总监 Royal Lovingfoss 领导，他负责监督一个繁忙的测试设施，里面挤满了处于材料评估各个阶段的学生、研究人员和设备。NCAMP 的设施由两个实验室和一个大型框架“房子”组成，NCAMP 在这里操作 66 个测试框架。Lovingfoss 表示，NCAMP 测试平均每周 1200 次试片测试，手头有 30000 个应变仪，提供 50 至 50 万磅的测试能力，可以产生高达 60000 磅的扭矩。NCAMP还提供环境测试系统、冲击测试系统、直径 4 米、长8 米（13 x 26 英尺）热压罐和数控加工。

Lovingfoss 指出，NCAMP 99%的工作都是为行业做的，因此文件和可追溯性对实验室的可信度至关重要。Lovingfoss 说：“当一种材料在这里失效时，我们必须确定失效发生在哪里。”。“它是怎么失败的？然后它真的符合客户内部的任何统计模型吗？这都是经过跟踪的。我们确切地知道一切应该在哪里，什么时候应该在那里，是谁做的，他们为什么做的。因此，我们所做的每件事的完全可追溯性非常重要。”

 

ATLAS Sector A 最新的制造工作站之一是这种 Cevotec 纤维贴片放置（FPP- fiber patch placement ）系统。ATLAS Sector A 还配备了 Mikrosam 无工具 AFP 系统、13 x 26 英尺热压罐、预浸器等。

这种完全可追溯性是一种内部开发的编码系统，用于在材料通过 NIAR 实验室时跟踪材料。Lovingfoss指出，这里的许多工作人员都是学生，他们对 NCAMP 的价值与 NCAMP 对他们的价值一样高。“他们对我来说是一个很好的劳动力来源，”他说，“但这对大学有好处，因为这些学生获得了真正的动手经 验。如果你能在考试中把东西反馈给教授，那是一回事。如果你可以说，‘是的，我真的用过 Keyence（测量）机，或者我真的加工过复合材料，或者我做过测试，那就不一样了。’”

他指出，NCAMP 还增加了其他功能，主要是为了能够测试高温材料。这包括安装 5000°F 的机械测试系统，作为与 Spirit AeroSystems（美国堪萨斯州威奇托市）合作评估陶瓷基复合材料（CMC- ceramic matrix composites）和碳碳材料的一部分。环境测试也在NCAMP 进行，Lovingfoss 指出，NCAMP 几乎包括任何环境。

Lovingfoss 很快强调了 NCAMP 的一个特点，即实验室雇佣了许多美国和非美国学生。他说，后者是一个挑战，因为安全限制限制了他们可以访问的数 据。为了解决这一问题，Lovingfoss 指导开发了一个数据管理系统，该系统可以屏蔽敏感信息，同时仍允许非美国学生访问他们进行测试所需的数据。

Lovingfoss说：“这里有足够的东西让学生们完成他们的工作，但他们不知道有多少层或具体的材料系统。他们不了解客户，也不知道它是如何应用的。他们不知道最终结果是什么。”

Harter表示，NCAMP的资格认证工作往往遵循复合材料行业的材料趋势，因此最近的一些测试项目侧重于热塑性材料，以及最近的AM材料。最值得注意的是，NCAMP 在 Stratasys（Eden Prairie，Minn.， U.S.）900MC FFF 3D 打印机中获得了 ULTEM 9085的认证，这是一种由 SABIC（美国得克萨斯州休斯顿）提供的 PEI 材料。Harter 表示，这项由美国政府和行业合作伙伴资助的为期 24 个月、价值 440 万美元的国防应用资格认证值得注意，因为它需要使用 3D 打印机，该打印机可以为 NCAMP 采用的测试制度提供必要的过程控制和可重复性。此外，所使用的表征方法是加入新的 ASTM F-42 和 D-20 工业标准。Harter说，ULTEM 资格认证已经实现了许多航空航天应用包括 C-17 冷却管道、C-5 压力门钟形曲柄和 C-5 窗 户。

 

NIAR 的最新成员之一是创新园区，这是一个旨在帮助加速和优化航空航天制造流程的技术融合。其中一项技术是机器人技术，如图所示，它是由 WSU 的一个学生团队开发的。

 

离开 NCAMP，Harter 带领我们来到航空航天系统先进技术实验室（ATLAS- Advanced Technologies Lab for Aerospace Systems），这是一个多学科的制造环境，以复合材料制造技术和工艺的名人为特色。我们在那里受到了 ATLAS董事 Waruna Seneviratne 的欢迎，他自 2019 年成立以来一直管理着 ATLAS，显然在他创建的技术游乐场中蓬勃发展。

ATLAS 分布在两栋建筑上：位于 WSU 校园的ATLAS（C、E、T 和 X 区），以及位于南部约 10 英里处的一个更大设施中的 ATLASA 区，该设施位于Spirit AeroSystems 园区东部边缘附近的麦康奈尔空军基地的空中资质飞行线上。该设施是前波音军事大楼，NIAR 现在租赁并运营。这两个工厂结合在一 起，提供了一系列复合材料制造技术，涵盖了复合材料制造的各个领域。

WSU 校园 ATLAS 的活动围绕着两个大型系统展开。第一台是安装在多轴机器人上的八牵引科里奥利（法国奎文）自动纤维铺设（AFP）机器。第二个是一台巨大的 Electroimpact（美国华盛顿州穆基尔特 奥）AFP 和自动胶带铺设机。它可以放下0.25或0.5英寸的带材，或者在10分钟换头后，放下 6、9 或 12英寸宽的胶带。它通过红外加热器、激光或 Hereaus Noblelight（美国马里兰州盖瑟斯堡）humm3 脉冲光系统对纤维进行加热。整个系统安装在一个沿着 36 英尺长的轨道行进的机器人上。它还有一个 20 英尺长的心轴旋转器。第三种机器——较小但同样重要——是 Mikrosam（马其顿普里勒普）胶带分切系统，该系统有八个复卷站，可以让实验室自己分切丝束。它具有在线/过程自动检测系统。

Seneviratne 说：“当你四处走动时，你会注意到这不是典型的台式大学设备。”。“问题是，如果你来自工业界，当你把一个项目投入生产时，你仍然需要做很多规模研究。如果你去工业界的一些制造厂，他们拥有的 AFP 机器与科里奥利的自动铺放设备非，常相似正如你在这里看到的机器。事实上，这个有更多的华丽的点缀（bells and whistles）。由于这种设备的行业规模，我们的合作伙伴不必在两者之间进行所有的缩放研究，这为他们节省了大量的时间和金钱。”Seneviratne 补充道， ATLAS 还可以作为预生产设施，帮助客户在短期内进行流程优化和资格鉴定，然后将这些知识转移到客户所在地进行全速生产。

Seneviratne 说，ATLAS 的工作都是由行业驱动 的，显然是围绕着 AFP/ATL 展开的，包括对牵引转向的研究。在经过实验室时，不可能不注意到 60-70 名学生在这里工作——编程和控制科里奥利和 ElectroImpact 的机器。我们不可能不怀疑这些学生是否完全理解像这样的实验室提供的巨大机会。

“我们正在创建一个未来工程师的管道。NIAR 已经成为我们合作伙伴研发实验室的延伸，”Seneviratne 认 为，“由我们的学生来做这项工作。即使是大型原始设备制造商和一级企业也希望并需要来使用这些机器，因为他们的研发机器与生产息息相关。正因为如此，我们的一些学生在进入行业之前就已经有了四到六年的制造实际零件的经验。”

 

NIAR 越来越专注于航空航天生产增材制造（AM）的开发和部署。这显示了 NIAR 实验室正在使用的大幅面 AM 系统。NIAR 最近还在 NIAR 的鉴定实验室 NCAMP 对 AM 材料和系统进行了鉴定。

在ATLAS A 区，人们可以发现ATLAS的下一代版本——更大，有更多的处理系统和设备。这个占地120000平方英尺的巨大空间配备了另一台 Electroimpact AFP 机器、一个增强型SCRAM多轴3D打印系统（也来自 Electroimpression）、一个 Cevotec（德国 Unterhaching）纤维贴片放置系统、一个能够无工具制造的 Mikrosam 双机器人 AFP 系统、一台全自动 Engel（美国宾夕法尼亚州约克市）1900 吨压缩/注射/包覆成型单元，ASC 工艺系统公司（美国加利福尼亚州巴伦西亚）13乘26英尺的热压罐——“尺寸”，Seneviratne 说，“用于下一代单通道机身部分”——以及现场AFP检查能力。

由于 ATLAS Sector A 是新的，并不是所有的机器都启动并运行了，但 Engel 工作站已经存在了一段时间，并且功能齐全。它由 KUKA Robotics（美国密歇根州谢尔比镇）六轴机器人实现全自动化，具有用于预成型件加热的 IR 烘箱和用于二次成型的带有 1900吨夹具的注射系统。在“CW-CompositeWorld”的编辑人员的访问期间，该工厂正在加工苏威（Solvay）复合材料（美国佐治亚州 Alparetta）和 Victrex（美国宾夕法尼亚州 West Conshohocken）热塑性胶带，作为测试计划的一部分，以开发与不连续包覆成型材料相结合的连续纤维预成型件的容许值。

苏威（Solvay）在 ATLAS A 区的表现非常出色。该公司在俯瞰主楼层的夹层上设有办公室，作为对 NIAR的技术交流和材料支持的交换，该公司可以使用 ATLAS 设备测试新材料和配方，并进行客户试验。Seneviratne 指出，NIAR 没有强大的材料科学能力，因此将苏威（Solvay）合作伙伴关系视为加强其服务的一种方式。“这是一种真正的合作伙伴关系。这对我们来说真的是一个缺失的部分。然后这只是一个开始。这种合作伙伴关系可以朝着各个方向发展。” 苏威（Solvay）在“CW-CompositeWorld”的编辑人员的访问期间，正在使用 ATLAS 的一台 AFP 机器进行热固性产品的预生产试验。

主导 ATLAS A 区设施中心的是 JARVIS II（联合自动维修验证和检查系统），这是一个由 NIAR 开发的大型自动化系统，用于检查黑鹰直升机的复合材料旋翼桨叶。Seneviratne 解释说，黑鹰的旋翼桨叶是定期检查的，但这样做意味着必须有更换的旋翼桨叶来满足机队的需求，这可能是一个挑战。美国陆军需要一种技术来有效地检查旋翼桨叶，确定需要维修的区域，修复受损区域，检查随后的维修，并提供合格的旋翼桨叶供重复使用。

Seneviratne 说，旋翼桨叶安装在 JARVIS II 的一个宽阔的隔间里，由一个多轴、轨道安装的机器人提供服务。该机器人使用激光消融手术去除旋翼桨叶上的油漆，然后使用激光剪切成像和热成像来识别受损区域的位置。随后，使用大气等离子体系统对受损区域进行自动清理和表面处理。维修本身是手工完成 的，然后进行最终的自动检查，以验证维修的完整 性。

Seneviratne 说，JARVIS II 采用模块化设计，因此可以很容易地拆卸成多个部分，并运送到维修站-“或任何有足够电源的地方”，Seneviratne 指出，NIAR 正在开发 JARVIS II.2，这是一种基于龙门架的系统，他希望它能吸引其他行业合作伙伴。“这真的可以为我们打开一些大门，”他说。

当我们离开 ATLAS A 区时，Seneviratne 注视着仍在进行的建筑工程。“这个很快就会完全满了，”他指出。“这真的是一个独特的地方，任何中小型公司都可以在这里提出一个想法，一路进行原型设计或证明技术和概念，而无需任何资本支出或风险。除此之外，这是一个很好的机会，让学生不仅能接触到技术，还能接触到我们的行业合作伙伴。”

 

随着WSU校园的扩大，NIAR也在扩大。NIAR实验室最近增加的是高级虚拟工程和测试（AVET）实验室，该实验室专注于通过与物理测试制度中的数据进行关联来开发虚拟测试系统。AVET 的计算能力是实验室的一大优势。

 

也许NIAR最令人震惊和大开眼界的实验室是 Jerry Moran 先进虚拟工程与测试中心（AVET-Advanced Virtual Engineering and Test ）实验室，该实验室位于 2020年初在 WSU 校园东部边缘启用的一个新设施中。这项工作由主任 Gerardo Olivares 领导，他解释说， AVET 的主要目标是开发和验证虚拟数学建模技术，使航空航天制造商能够最大限度地减少从概念设计状态到分析认证的全尺寸物理测试。多年来，这种虚拟测试或虚拟鉴定一直是复合材料航空结构制造的梦想，而且 AVET 似乎拥有世界上最密集的此类技术之一。

奥利瓦雷斯解释道：“在过去的 25 年里，我一直在开发一种我称之为基于物理的建模方法。”。“基于物理的建模方法背后的想法是减少全尺寸物理测试，并用传统的构建块方法支持的数值模型取代它。这种基于物理的模型方法不需要我进行全尺寸测试来校准我的模型。相反，我可以用非常简单的构建块 exper艾蒙斯。然后，我应该能够使用该模型来预测全尺寸测试的结果。因此，当我们进入这种基于物理的建模时，整个想法是，随着时间的推移，我们将开始从基于全面物理测试的一切过渡到虚拟测试。”

Olivares表示，AVET 的大部分工作都围绕着五个基本功能展开：方法、劳动力、计算、实验和软件。因此，毫不奇怪，高性能计算在该设施中占据主导地位。尽管如此，Olivares 指出，AVET 工作的核心来源于试片和组件级别的良好物理测试数据。他解释说，只有保留了试件的基本物理测试，才能减少传统测试金字塔所需的物理测试量，即在底部进行试件测试，然后在该测试之上进行元件测试，在该测试之下进行子组件测试，然后再在顶部进行最终的全组件测试。他说，将物理试片测试数据应用于虚拟环境中的组件测试很容易，但不可能将虚拟组件测试转换为创建虚拟试片数据。

Olivares强调：“如果我在试片级别没有好的实验技术，如果我没有好的协议，那么我的模型将是垃 圾。”。“因此，模拟的核心是从获得良好的实验数据开始，这些数据可以捕捉模拟的物理特性。我们面临的挑战之一是，材料测试的许多国际标准并没有涵盖我们需要收集的所有动态模拟参数。因此，我们花了很多时间开发自己的标准。这样，我们就可以如果我们想通过分析进行认证，那么我们进行测试的方式的一致性以及随之而来的可追溯性非常重要。”

Olivares 说，由于物理构建块测试非常重要，想要在 AVET 工作的学生必须首先在物理测试环境中获得经验，这样他们才能对虚拟测试试图复制的学科有一个理解。这通常在 AVET 的构建块测试实验室中完成，该实验室具有三个传统的 MTS 测试框架、一个伺服液压 MTS 双轴加载框架和一个跌落塔。但实验室中最大的物理测试系统是一个大型撞击雪橇，用于评估飞机紧急着陆事件中的座椅性能。各种形状和尺寸的人体测量假人被放置在测试雪橇的座位上，然后在雪橇上加速进入障碍物，以评估对乘客（假人）的水平和垂直力影响。Olivares 说，这种雪橇可以复制任何类型的动态飞机紧急降落事件，可以产生高达 99G 的力，并可容纳高达 3000 磅的有效载荷。该系统还产生了惊人的数据量——每秒 10000 个数据样本和每秒1000 帧视频。然后将这些数据与虚拟测试数据相关联，以优化后者。

 

AVET 负责人 Gerardo Olivares 表示，可靠的虚拟测试协议的开发取决于可靠的物理测试系统 的部署。AVET 的核心是这个测试雪橇系统，旨在评估座椅结构在动态碰撞事件中的性能。该底座可以产生高达 99G 的力，每秒产生 10000 个数据样本。

事实上，物理测试和虚拟测试之间的这种稳健的数据交换使 AVET 成为使用测试数据来驱动设计优化的专家。这也导致了数字孪生——将制造数据与设计数据相关联——Olivares 认为，这将通过迫使不同的测试学科更加合作，推动 AVET 和复合材料行业的创新。奥利瓦雷斯说：“我们试图用数字工程做的一件事是将真相的来源与虚拟工程的多物理环境联系起来。”。“因此，当你开始设计和优化一个新系统时，你总是要考虑最新的版本。通过使用这个多物理虚拟环境，在进行空气动力学优化时，可以将空气动力学模型与结构模型联系起来，并评估优化对结构性能的影响。有时，你为一个学科优化的东西不一定对其他学科有好处，对吧？直到你把它扔到墙上，你才发现自己有问题。但是，如果我们在这个过程的早期就开始优化并将所有这些规程联系在一起，那么您就可以开始更好地了解整个系统的性能。”

 

最远的NIAR设施位于威奇托北部郊区，最初是作为体育场建造的。如今，它是NIAR飞机结构测试与评估中心（ASTEC- Aircraft Structural Test & evaluation Center）的所在地，就规模和范围而言，它是该研究所武器库中最令人印象深刻的设施，也是世界上第三大结构测试设施。

进入大楼，走上曾经是体育场主楼层的地方，周围都是曾经的座位，我们立即面临着多个处于不同使用状态的飞机测试平台，中心由诺斯罗普·格鲁曼 MQ- 4C（Triton）海卫一无人驾驶飞机系统（UAS）控制，该系统安装在一个巨大的平台上，正在为美国海军进行最大机翼偏转负载测试。MQ-4C 翼展为 130 英尺，由 100 多个气缸作用，并通过数千个负载、应变、压力和温度反馈通道进行测量。

Harter 指出，这里的测试非常有条理，执行起来非常仔细，因此一个典型的多寿命全尺寸测试程序需要几年时间才能完成。由于 MQ-4C 海卫一无人驾驶 飞机的物理尺寸、检查范围和整体复杂性，它需要五年多的时间才能完成测试。MTS Systems（美国明尼苏达州 Eden Prairie）提供的高级 AeroPro 负载控制软件用于设置，该软件经过编程，可确保数百个控制输入都能非常准确地向测试设置提供施加的负载。Harter说，如果测试负载的任何部分滞后于其他部分，逻辑会减慢控制通道的速度，直到滞后的通道在进入下一个测试序列之前赶上公差范围。“所以有很多运动部 件。”

哈特指出，翼尖在最大载荷下会偏转几英尺。在测试部分之间的间隔时间，NIAR 将检查机身，评估损坏情况，并根据海军的指导进行维修或记录发现的损坏情况。Harter 说，海卫一测试的一个更广泛的目标是帮助海军在检查之间延长飞机的服役时间。如果在NIAR 的帮助下，海军能够识别飞机上的结构“热 点”，那么检查就可以更有针对性，也可以不那么频繁。

 

NIAR 的飞机结构测试与评估中心（ASTEC）位于威奇托的北侧，这里曾经是一个竞技场。它是世界上第三大航空结构测试设施，也是NIAR飞机数字化项目的所在地。

这里还有一架通用原子公司的 MQ-9B SkyGuardian 无人机，它将进行全尺寸循环测试，作为认证飞机在人口稠密地区飞行的努力的一部分。哈特说：“这在欧洲是一个潜在的大问题，那里的人口更稠密。”。“如果出现紧急情况，你需要有能力在民用空域驾驶无人机。我们的目标是像载人飞机一样对其进行认证，让你有信心将结构故障降至最低，从而将居民区灾难性故障的风险降至最低。”

一架翼展 137 英尺的 B-1 轰炸机刚刚经过 MQ-4C试验台，同样难以错过，正在进行拆卸。为了提高 B- 1 的战备水平，空军退役了 17 架 B-1，其中许多需要大量维护，以便从中获取零件，用于剩余的在役飞 机。其中一个被送往 NIAR，记录的服务时间最多，约为 10500 小时。NIAR 还有另一架 B-1，它是在近 20 年前退役后从 AMARG 取回的。哈特说：“我们收到了机翼、尾翼、短舱和机身。在这两件实物之间，我们将能够创建一个完整的数字孪生。”。“我们正在彻底拆除它，我们正在使用高保真度检查来发现所有的裂缝、腐蚀，基本上是任何会影响飞行安全的东 西。”NIAR 还对每个部件进行数字扫描和编目，将其与原始设计的 2D 数据相关联，然后与美国空军维修站共享这些数据，以帮助指导和简化飞机上的工作。NIAR 将在 2028 年之前继续支持 B-1 计划，并将扩展到系统和武器数字集成。

离开体育场后，哈特带领我们进入正东一座较小的低天花板建筑，NIAR 的其他拆除工作也在这里完成。在这里，我们发现一些军用车辆——地面和空中的——也缺乏数字化设计，正在被解构，并且像 B-1一样，进行数字扫描和编目，以创建一个数字孪生。这里的飞机包括一架 F-16 战斗机、一架 F-18 战斗机和一架 M113 装甲运兵车。

哈特在这个空间行走时指出，拆除过程的瓶颈之一是数字化。将物理零件转换为数字模型并将其与二维设计相关联需要逆向工程和 CAD 方面的专业知 识。WSU 的学生显然是很好的候选人，但工作量如此之大，人员配备已经成为一个挑战。WSU 的一个解决方案是与地区高中合作，培训学生如何使用达索系统（美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）的 3DExperience 平台，然后雇佣这些学生在 NIAR 工作。

 

ASTEC 内部是一系列静态测试设备。这里显示的是一架通用 Atics MQ-9“收割者”无人机正在进行结构测试，这是认证该飞机在民用区域使用的努力的一部分。在“CW-CompositeWorld”的编辑人员访问期间，ASTEC 正在为美国海军测试诺斯罗普·格鲁曼 MQ-4C 海卫一无人机，作为帮助海军优化飞机维修计划的一部分。

Harter 报道称：“我们的CAD/CAM实验室主任与当地高中建立了一个项目，现在我们在威奇托几乎所有的高中都获得了价值 30000 美元的 CATIA 许可。”。“我们刚刚扩展到俄克拉荷马州。这些学生获得了大学课程学分，他们正在学习 CATIA，我们可以从高中一毕业就雇佣他们。我就此与工程系主任进行了交谈。他说，他们的保留率正在上升，因为孩子们很早就开始学习工程，这是非常宝贵的。”

一切从哪里开始

NIAR之旅在WSU校园NIAR行政办公室结束，与 John Tomblin 坐在一起。自1994年以来，他一直领导NIAR，显然是该研究所发展壮大的主要力量。Tomblin表示，NIAR的成功深深植根于其成立的前提——与行业的合作。该研究所的所有创新和创造力都集中在帮助航空航天行业合作伙伴解决制造业挑战上，并得到教学/学习环境的支持和加强，该环境培养出了受过独特大量在职培训的毕业生。

“我们非常注重应用学习，”Tomblin 说。“在许多大学，人们获得研究资助，让研究生从事研究项目。这很好，但本科生呢？在 NIAR，我们带来了行业项目，让本科生研究实际问题和实际项目，然后他们积累经验，让 WSU 做好工作准备。然后我们将制造能力与测试相结合这是一个很好的组合。”

Tomblin 和 NIAR 的未来如何？“我还有太多年的时间，”他说。“我们玩得太开心了。ATLAS 对我们来说是一大步。我们在园区里受到了很大的限制，但如果你能进入波音公司的一些旧设施，你的扩张潜力就会大大增加。”

然而，除了技术之外，Tomblin清楚地看到了工业界如何向复合材料供应链和 NIAR 施加压力，以扩大材料的适用性。这在很大程度上取决于 NCAMP。“NCAMP 对我们来说是一个巨大的基石，”Tomblin说。“由于能够为先进的空气流动性等新兴市场提供先进的材料，我们可以将热固性材料的允许值、热固性材料的 AFP 以及热塑性塑料连接起来。然后，你可以在混合物中加入 3D 打印、短切纤维、二次成型。技术正在融合。”

Tomblin 说，十年后，NIAR将提供更多相同的服务：“我们将支持行业，解决问题，鉴定材料，并为行业提供一个在购买之前尝试的空间。”

为什么选择威奇托？

威奇托（有理由）自称为世界航空之都，当人们第一次来到那里时，很自然地会想知道这个位于堪萨斯州中南部平原上的草原城市是如何成为这样一个航空航天中心的。事实上，威奇托不仅是NIAR的所在地，也是航空航天品牌Spirit AeroSystems、德事隆航空、柯林斯航空、庞巴迪、卡曼、凯旋、雷神、波 音、空中客车等的所在地。这是怎么发生的？

人们普遍认为带头人是克莱德·塞斯纳，他于 20世纪初在美国堪萨斯州拉戈附近的一个农场长大，该农场位于威奇托西南约50英里处。塞斯纳对飞行产生了热情，甚至开发了自己的飞机——单翼飞机的设计与当时的双翼飞机设计大相径庭。塞斯纳在包括威奇托在内的堪萨斯州各地的航展上驾驶自家制造的飞 机，勉强维持生计。1916 年，威奇托航空俱乐部的一些成员联系了塞斯纳，希望帮助塞斯纳在该市建立一个飞机制造和飞行训练设施。当时威奇托俱乐部只飞热气球。俱乐部看到了潜在的航空旅行，认为塞斯纳可能是帮助实现这一目标的人。

接下来是一家初创公司试图在一个新颖的市场中进行创新的跌宕起伏，充满了中断（第一次世界大战、大萧条）和机会，包括 1925 年塞斯纳最终与沃尔特·比奇和劳埃德·斯特曼合作成立了旅行航空制造公司。比奇则继续在威奇托成立了比奇飞机公司；斯特曼最终创立了斯特曼飞机公司，并成为洛克希德·马丁公司的前身洛克希德飞机公司的总裁。塞斯纳的努力将在 1927 年达到顶峰，成立了塞斯纳飞机公司，该公司今天归德事隆所有。

多年来，这些个人和职业关系在威奇托成倍增加和扩大，可以追溯到现在在该市制造小型通用航空飞机、公务机和大型商用飞机的人和公司。在这一过程中，威奇托开发了一个更大的制造框架来支持航空航天的发展，包括零件的分级供应商和工程师和技术工人等。