法國Duqueine公司研發(fā)的100%復合材料飛機前機輪，是賽峰集團（Safran）牽頭項目的重要成果。該成果對航空工業(yè)而言，兼具標志性意義與技術里程碑價值。這款技術就緒度（TRL）3級的驗證機不僅可實現(xiàn)減重30%，更彰顯了清晰的產業(yè)化思維——復合材料并非金屬的簡單替代，而是產品全維度重新定義的起點。本文將對此展開深度解析。

全球首款全碳纖維復合材料飛機機輪問世

法國Duqueine集團在JEC世界復合材料展上，正式發(fā)布了全球首款全碳纖維復合材料飛機機輪（圖1）。在航空機輪長期以鋁合金、鋼材為主導材料的行業(yè)背景下，這一技術突破絕非偶然。

圖1：機輪驗證機，技術就緒度TRL3

集團研發(fā)管理團隊表示，本次技術革新目標明確且堅定：核心目標為減重，這是項目核心驅動力，目標較鋁合金機輪減重30%。

在航空工業(yè)持續(xù)追求輕量化的背景下，機輪看似是輔助部件，卻承受極高載荷，是目前仍有巨大優(yōu)化潛力的關鍵構件。

研發(fā)團隊指出：選擇前機輪作為研發(fā)對象，是因為飛機前起落架無制動功能，機輪不會產生溫升，可在限制熱載荷的同時，驗證全新結構設計。  

跨界技術融合催生研發(fā)項目

復合材料機輪的研發(fā)構想雖具突破性，但其立項基于嚴謹?shù)漠a業(yè)邏輯（圖2）。該項目隸屬于法國民用航空研究理事會（CORAC）發(fā)起、賽峰集團牽頭的TRIER項目，項目核心目標明確是降低飛機起落架重量。

圖2：該機輪從設計初始階段便以復合材料為導向進行正向開發(fā)

Duqueine公司獲選參與的核心原因，在于其技術積淀與企業(yè)理念。研發(fā)團隊解釋：選擇復合材料，是為了輕量化；選擇Duqueine，是因為我們已具備汽車輪、自行車輪的成熟制造經驗，同時是航空結構件一級供應商，技術優(yōu)勢高度契合。

作為賽峰集團多個項目的合作供應商，Duqueine將碳纖維機輪的長期技術積累，與航空領域嚴苛的應用標準相結合。研發(fā)團隊補充：我們始終樂于迎接技術挑戰(zhàn)。

賽峰集團則專注起落架其他部件研發(fā)，明確的分工模式讓項目在初期就規(guī)避了多重技術壁壘，穩(wěn)步推進研發(fā)。

從源頭適配復合材料的正向設計理念

本項目的核心突破之一，是采用復合材料正向設計思路。Duqueine研發(fā)團隊表示：我們并未將這款機輪原型視為實驗品，從立項之初就確立了產業(yè)化視野。

項目全程摒棄黑金屬設計思路——即不直接復刻金屬構件的結構形態(tài)，此類照搬模式幾乎無法適配復合材料特性。研發(fā)團隊介紹：設計從界面定義起步，先確定輪胎接口、起落架安裝接口，再開展結構設計。

幾何形態(tài)從初始階段就適配復合材料特性：采用簡潔構型、大圓角設計，保障制造工藝可產業(yè)化，避免復雜結構帶來的工藝約束。后續(xù)通過力學計算與試樣測試（圖3），對局部結構微調以滿足載荷要求，且不顛覆整體設計邏輯。

圖3：試樣測試

面向批量生產的制造工藝

項目初期采用預浸料基礎方案，匹配賽峰集團計算體系，后續(xù)同步拓展多種工藝路徑。研發(fā)團隊說明：我們研發(fā)了快速固化預浸料，縮短固化周期，同時開展樹脂傳遞模塑（RTM）工藝研究。

最終采用可重復使用氣囊膨脹成型工藝（圖4），借助耐用模具實現(xiàn)空心結構一體化制造。

圖4：基于可重復使用氣囊的成型工藝

在適航規(guī)范層面，復合材料應用并未降低標準要求。Duqueine團隊強調：復合材料機輪的約束條件與金屬機輪完全一致，不會因材料變更而放寬。

該機型機輪需同時滿足復合材料特性要求與金屬安全關鍵件的歷史標準，需通過無損檢測、三維尺寸檢測、全流程追溯等全維度質量管控，保障產品完整性。耐壓性能、密封性能、癟胎滾動性能、安全測試等指標，均與金屬機輪完全等同。該構件屬于一級結構件，是安全關鍵核心部件。

從TRL3到產業(yè)化的技術路線

首輪測試完成后，項目進入數(shù)據分析與下一階段研發(fā)。輕量化仍是核心目標，同時復合材料機輪拓展了更多應用潛力。研發(fā)團隊介紹：該技術為客戶集成附加功能提供可能；此外，機輪質量降低可減小離心慣性，降低著陸時輪胎磨損。

此次技術迭代遠超材料替換范疇。目前驗證機技術就緒度為TRL3，技術路線已明確：基于測試數(shù)據迭代優(yōu)化，啟動第二階段研發(fā)以接近最終方案，后續(xù)提升至TRL5-6級。

時間規(guī)劃方面：預計3年研發(fā)達到TRL6級，約5年完成驗證達到TRL8級。

目標市場定位清晰：中程干線飛機，適配機輪尺寸15-18英寸。核心挑戰(zhàn)在于經濟性，但Duqueine團隊指出：憑借30%的減重優(yōu)勢，產品具備明確的市場定位。

初步模擬顯示，滿產狀態(tài)下日產能可達約20個機輪，這一目標與Duqueine的企業(yè)理念高度契合——研發(fā)的終極目標始終是產業(yè)化與批量生產。研發(fā)團隊所有研發(fā)工作的核心，都是實現(xiàn)最終產能下的工業(yè)化與批量制造。

參考資料:JEC COMPOSITES MAGAZINE

此文由中國復合材料工業(yè)協(xié)會搜集整理編譯，部分數(shù)據來源于網絡資料。文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請注明出處。