城市空中交通（Urban Air Mobility，UAM）是一种安全高效的空中交通运输系统，可满足从小包裹传送到空中出租车的按需移动(ODM)需求，已成为空中交通的下一个前沿。与商用飞机相比，UAM生产量更大、尺寸更小，需要采用下一代复合材料和制造方法，才能满足ODM的经济性、安全性和生命周期排放目标。
美国国家航空航天局（NASA）制造和集成结构路线图（Roadmap in manufacturing and integrated structures）确定了UAM在15年时间内的技术要求，计划到2026年研制出可操作原型，2031年实现可扩展技术。NASA推出的大学领导计划（University Leadership Initiative，ULI）的目标是解决UAM和商用航空平台具有复杂几何结构的复合材料部件制造中的技术障碍，以类似汽车的生产速度满足航空航天性能，并向其工业伙伴和美国工业基地转移技术。
在美国宇航局NASA的支持下，美国特拉华大学（UD-CCM）研究人员提出了一种新的生产方式的转变，创新性的开发出高度对齐的短纤维复合材料，该复合材料可以像钣金一样高速冲压成片状，同时保留了航空航天性能和轻质复合材料结构的可定制性。
特拉华大学（UD-CCM）开发的这种高度对齐的短纤维基复合材料原料（纤维体积分数＞57%），可以实现类似汽车的高速生产过程（即1分钟循环时间），其性能却可相当于航空航天级连续纤维复合材料。
目前通过证实发现，这种定制坯料可以一步金属成形加工为复杂的几何形状。后续，研究人员将会利用自动化试验设备，将纤维以一定速度转换为零件，从而以创建新的预浸料坯和定制坯料格式，用于模型验证、数据库生成和成型演示。
这项技术的挑战是为TuFF复合材料开发一种基于科学的零件/工艺设计方法，以满足汽车制造速度下的航空航天性能产品，并展示TuFF复杂几何零件的高速制造能力。验和建模相结合的方法正在为TuFF复合材料零件的设计和制造制定行业转型指南。建模方面将侧重于可视化和理解加工过程中的纤维尺度对齐机制、机械加载和高度对齐短纤维层的速率依赖成型、实验验证的本构模型的开发、工艺和零件设计。
综上所述，此次研发的高度对齐短纤维复合材料材料提供了一种生产方式转变，从使用连续纤维复合材料的高昂成本和专业的航空航天技术转向新型高性能短纤维复合材料，该复合材料可以像金属一样设计，像金属一样冲压成型，像金属那样重复使用。
原文始发于微信公众号（碳纤维及其复合材料技术）：【原创资讯】特拉华大学开发出兼具高生产率与航空航天性能的短纤维复合材料
