Demonstran supersonik XB-1, pertama kali meninggalkan hanggar pada 7 Oktober 2020.
Pendiri dan CEO Boom Supersonic, Blake Scholl, bersiap untuk membuat "analog SpaceX untuk industri penerbangan" dan, seiring waktu, memotong setengah waktu perjalanan antarbenua rata-rata. Jika wirausahawan berhasil, waktu penerbangan dari Tokyo ke Seattle hanya 4,5 jam, dan biayanya sebanding dengan kelas bisnis modern.
Jet supersonik pertama yang dikembangkan secara independen yang dirancang untuk kecepatan tinggi. Dari hidung pesawat hingga sayap delta dan kerangka komposit karbon, semuanya telah dioptimalkan dan dibangun untuk daya jelajah supersonik.
Setelah presentasi XB-1 pada 7 Oktober 2020, Pendiri dan CEO Boom Blake Scholl melakukan tur orientasi pesawat untuk menyoroti komponen utama desain XB-1.
Badan pesawat
Salah satu fitur supersonik XB-1 yang paling menonjol adalah lambungnya. “Badan pesawat XB-1 sepanjang 22 meter dirancang untuk kecepatan yang mengurangi hambatan saat terbang dengan kecepatan supersonik,” kata Scholl.
Badan pesawat yang panjang dan tipis memiliki koefisien kehalusan yang tinggi (rasio antara panjang dan lebar pesawat) untuk efisiensi maksimum. Insinyur boom merancang badan pesawat menggunakan alat fisik dan digital seperti model angin skala dan analisis komputasi untuk memastikan bentuk yang sempurna dengan cepat dibuat ulang.
Perumahan
Pada kecepatan supersonik di permukaan luar pesawat, suhunya bisa mencapai 125 ° C. Rangka komposit karbon XB-1 tahan panas ini dan mempertahankan bentuknya di bawah kondisi penerbangan yang paling ekstrem.
“Bingkai komposit karbon mempertahankan kekakuan dan kekuatannya bahkan pada suhu tinggi dan tekanan penerbangan kecepatan tinggi,” jelas Scholl. Dengan membangun pesawat terutama dari serat karbon, Boom telah memperoleh sejumlah keunggulan signifikan dibandingkan logam tradisional seperti aluminium, yang dapat mengembang lebih dari 25cm selama penerbangan supersonik.
Desain sayap deltoid
Desain sayap segitiga XB-1 sangat berbeda dari pesawat subsonik yang kita kenal sekarang. Scholl menjelaskan: "Sayap delta XB-1 menyeimbangkan kinerja kecepatan rendah selama lepas landas dan mendarat dengan kecepatan tinggi."
Sekuat dan efisien, desain sayap unik XB-1 telah diuji keamanannya pada beban maksimum 27.000 kgf.
Power Point
Di bagian belakang badan pesawat XB-1, ada tiga mesin J85-15 yang memberikan daya dorong maksimum 5600 kgf. "Ketiga mesin J85 ini, yang dikembangkan oleh General Electric, memungkinkan kecepatan supersonik," tambah Scholl.
Kokpit
Kokpit XB-1 satu kursi, yang terletak di garis pandang pilot, memberikan visibilitas selama lepas landas dan mendarat. Sistem Penglihatan Maju yang dipasang di pilar A menambahkan pandangan kedua dari landasan pacu selama pendaratan.
Keterlibatan pilot uji Boom di awal fase desain memastikan bahwa kokpit dan konfigurasi instrumen disesuaikan dengan kebutuhan mereka. Kokpit ergonomis dikembangkan dengan masukan dari pilot penguji kami, kata Scholl, dengan ratusan jam analisis faktor manusia dan pengujian kegunaan.
Bagian hidung
Hidung, tempat pertama kali udara berkecepatan tinggi bertemu dengan pesawat, dibentuk secara tepat untuk mengontrol bagaimana sisa kendaraan berinteraksi dengan aliran udara. Ini meminimalkan hambatan, meningkatkan kinerja kecepatan rendah dan menjaga semua komponen di belakangnya bekerja dengan sukses.
“Hidung menciptakan aliran pusaran yang tepat untuk stabilitas pada berbagai kecepatan penerbangan,” Scholl menyimpulkan.
Melihat ke masa depan
Setiap komponen XB-1 telah dirancang untuk penerbangan supersonik yang aman dan efisien. Lebih penting lagi, semua pengalaman yang diperoleh selama pembuatan pesawat ini secara langsung memengaruhi desain dan pengembangan pesawat penumpang supersonik Boom Overture. XB-1 terus membuka jalan bagi era baru perjalanan supersonik besar-besaran.
Setelah demonstran berhasil melewati serangkaian tes dan uji coba, tim teknik akan mulai merakit Overture ukuran penuh dengan semua cetak biru siap. Overture merupakan pesawat generasi terbaru yang dirancang untuk 100 penumpang dengan tingkat kenyamanan kelas bisnis. Scholl mengatakan Overture akan menelan biaya $ 6 miliar untuk pengembangan - sekitar 5,3 kali lebih murah daripada Boeing 787 Dreamliner.
Dari kano hingga pesawat rakitan: XB-1 mendekati taxiway
(asli Dari 'kano' hingga pesawat rakitan: XB-1 mendekati taxiway )
Bulan lalu, perusahaan berbagi roti bakar virtual untuk keberhasilan pemasangan struktur sayap XB-1. Memasang sayap delta ogival ini ke bagian badan pesawat secara efektif mengubah pesawat dari kano sederhana menjadi jet yang hampir dirakit. Dalam penerbangan, sayap akan memberikan kemampuan kendali dan stabilitas pesawat baik pada kecepatan subsonik dan supersonik.
Pimpinan Tim dan Insinyur Proses Ruslan Pshichenko memimpin dalam apa yang dapat dianggap sebagai teka-teki utama: untuk secara hati-hati menempatkan struktur sayap 330 kg pada posisi yang ideal.
“Persiapan acara ini ditujukan untuk akurasi,” kata Pshichenko. "Karena ini adalah proses yang sangat melelahkan dan menuntut, kami pertama kali mencoba di bagian sayap untuk memastikan bahwa semuanya selaras seperti yang diharapkan."
Pemasangan tersebut, yang juga berfungsi sebagai gladi bersih untuk pemasangan terakhir, termasuk dukungan aktif dari 16 anggota tim. Individu ditugaskan ke area tertentu pesawat untuk mengatur sayap di tempat dan mengendalikan semuanya, sampai ke spar dan klem individu.
Anggota kru di sekitar pesawat dengan hati-hati mengatur struktur sayap sebagai bagian dari pelatihan awal.
"Secara umum, penginstalan berakhir dengan apa yang kami butuhkan," kata Pshichenko. "Kami mampu membangun jig perakitan untuk rangka guna memfasilitasi reproduktifitas."
Pengulangan yang mudah menghasilkan pemasangan akhir yang cepat dan tidak merepotkan.
Sebuah forklift digunakan untuk mengangkat dan mengatur struktur sayap ke tempatnya dengan hati-hati, dan anggota tim di lapangan memastikan proses yang mulus, aman, dan mulus.
“Untuk operasi resmi, kami menempatkan anggota tim di tanah dan di atas platform pemasangan untuk memasang sayap,” kata Pshichenko. "Kami menggunakan forklift untuk membantu proses tersebut dan telah mengikuti prosedur yang sama sejak perakitan." Setelah semuanya siap, tim melanjutkan untuk memasang wireframe terakhir.
Penambahan sayap tidak hanya mengubah pesawat secara visual, tetapi juga memungkinkan tim untuk melanjutkan ke tahap perakitan berikutnya. “Sekarang tonggak sejarah ini berakhir, beberapa tim siap untuk mencapai tujuan mereka sendiri,” kata Pshichenko. “Desainer, avionik, sistem, dan grup manufaktur telah bersatu dan sekarang dapat membuat kemajuan lebih lanjut. Setelah selesai, tim produksi memasang saluran bahan bakar untuk empat spar sayap. "
Berhasil menyelesaikan fase ini membuka akses ke sistem utama dan memungkinkan tim untuk terus membangun.
Meskipun COVID-19 menghadirkan tantangan harian yang tak terbantahkan, tim tersebut telah membuktikan kemampuan yang mengesankan untuk mengatasi kesulitan, menyeimbangkan dengan sumber daya yang terbatas, dan mengembangkan solusi kreatif.
“Kami mempertahankan kecepatan yang sangat baik di hanggar, dan saya sangat bangga dengan tim yang membuat ini terjadi,” tutup Pshichenko. "Dan di tengah pandemi, tidak kurang."
Kami mencetak pesawat masa depan pada printer 3D
( 3D Printing the Future of Flight )
Boom telah memasang lebih dari 300 komponen cetak 3D pada demonstran supersonik XB-1.
Motor yang kuat. Logam kuat. Sasis yang kokoh.
Ketika kita memikirkan tentang suku cadang pesawat, kita membayangkan material dan komponen yang sebenarnya tidak bisa dihancurkan. Bagian cetakan 3D tidak terlintas dalam pikiran. Namun kemajuan dalam material dan printer 3D mempercepat proses perubahan yang membuat pencetakan 3D ideal untuk pembuatan prototipe, peralatan, dan perlengkapan penerbangan, belum lagi suku cadang, interior, dan bahkan perlengkapan pipa.
Pencetakan 3D mengubah cara kami merancang dan memproduksi pesawat terbang.
Untuk tim di belakang XB-1, demonstran supersonik Boom, pencetakan 3D telah terbukti sangat berharga di setiap tahap perakitan. Lebih dari 300 bagian unik telah dipasang di pesawat. Tetapi pencetakan 3D telah membawa lebih banyak ke XB-1 daripada hanya memproduksi bagian.
Tiga printer 3D, tiga kebutuhan
Di awal perakitan XB-1, tim Boom bermitra dengan Stratasys untuk mengeksplorasi kemungkinan pencetakan 3D, yang juga dikenal sebagai manufaktur aditif. Program ini berfokus pada pencetakan 3D untuk memenuhi tiga kebutuhan berbeda: pembuatan prototipe fungsional, dukungan alat, dan produksi peralatan penerbangan sesuai permintaan. Tiga printer memenuhi kebutuhan build: Stratasys F900, 450mc dan F370.
Stratasys F900, 450mc dan F370
Seorang pekerja keras, Stratasys F900 menjadi pusat perhatian di hanggar Boom. F900 mencetak pada beberapa bahan termasuk ULTEM 9085 dan ULTEM 9085 CG. Keduanya tahan api, termoplastik berbasis resin berkinerja tinggi dengan rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi, ketahanan panas yang sangat baik, dan ketangguhan tinggi. Tim menggunakan 9085 untuk mencetak blok bor dan 9085 CG untuk ratusan bagian yang sudah dipasang di XB-1. 9085 CG hadir dengan sertifikasi kesesuaian dan memiliki kemampuan penelusuran dan kontrol proses yang lebih baik daripada bahan standar, sehingga ideal untuk suku cadang pesawat.
Stratasys Fortus 450mc juga dapat mencetak pada berbagai macam bahan. Tim mengembangkannya untuk mencetak blok bor dari FDM Nylon 12 CF, bahan yang sangat tahan lama. FDM Nylon 12 CF diresapi dengan serat karbon sehingga ideal untuk mencetak blok bor yang kaku. Selama perakitan badan buritan titanium XB-1, tim menggunakan ratusan blok bor, mencetaknya dalam semalam. Ini tidak hanya membuat build lebih cepat, tetapi juga mengurangi waktu henti tim.
Stratasys F370 biasanya mencetak dari ASA, bahan yang ekonomis dan kurang tahan lama yang ideal untuk pembuatan prototipe dan pengujian komponen pemasangan yang cepat. Tim mencetak prototipe dengan F370 untuk menghilangkan risiko tabrakan yang tidak terduga (tabrakan suku cadang atau area yang tidak cocok di mana suku cadang bergabung atau bersentuhan), serta untuk dipasang pada peralatan penerbangan yang ada. Menguji suku cadang menggunakan suku cadang cetak 3D menyempurnakan desain, jadi ketika tim akhirnya membuat suku cadang, masing-masing cocok seperti sarung tangan.
Stratasys F900, XB-1. , . ECS (Environmental Control System).
:
Selama fase pertama pembangunan XB-1, salah satu prioritas utama adalah membuat komponen prototipe untuk sistem kontrol penerbangan, termasuk mekanisme dan komponen mekanis. Tujuan dari setiap prototipe adalah untuk memastikan bahwa bagian tersebut cocok dan juga bekerja sama dengan bagian lain. Dengan prototipe, tim dapat memeriksa cacat (bagian yang tidak cocok untuk digabungkan) sebelum menginvestasikan sumber daya berharga dalam pembuatan bagian tersebut.
Setelah mencetak beberapa iterasi selama beberapa jam dan menyelesaikan proyek, tim tetap pada pembuatan sesuai jadwal. Mereka juga menghindari penundaan yang terjadi ketika sebuah suku cadang berasal dari pabrikan dan tidak sesuai. Dengan mempertahankan fungsi-fungsi ini secara internal, tim meminimalkan waktu henti.
Stratasys F900 adalah pekerja keras dari seluruh produksi, mampu mencetak banyak bagian pada tempat tidur cetak 914 x 610 x 914 mm yang besar.
Semua printer terlibat dalam pembuatan prototipe, dari manifold bahan bakar hingga dudukan mesin. Tim 3D mencetak dudukan mesin depan, misalnya, untuk menguji kompatibilitas dengan motor kiri dan kanan. Setelah beberapa kali pengulangan, mereka berhasil memvalidasi desain selama tinjauan kepatuhan.
Beberapa iterasi cetak 3D dari dudukan mesin ini telah mengonfirmasi uji pemasangan yang berhasil.
Tim 3D mencetak prototipe mekanisme kait kap mesin ini untuk membawa kinematika sesuai harapan.
Alat: Meningkatkan Akurasi dan Mengurangi Potensi Kerusakan
Selama perakitan XB-1, tim memanfaatkan kemampuan F900 dan 450mc untuk mencetak lebih dari 550 blok bor. Blok-blok tersebut mendukung perakitan badan pesawat titanium yang cermat bersama dengan templat cetak lainnya, termasuk untuk sekat kokpit.
Tim menggunakan metrologi untuk mengebor lubang di balok, menghasilkan akurasi yang lebih besar. Dan dengan lebih presisi, tim tersebut mengurangi potensi kerusakan pada pesawat.
Dengan menggunakan blok pengeboran cetak 3D, tim dapat menyelesaikan perakitan sesuai jadwal sambil meminimalkan potensi kerusakan pada badan belakang titanium.
Tanpa pencetakan 3D, waktu produksi blok bor akan memakan waktu beberapa minggu, belum lagi puluhan ribu dolar yang dibutuhkan untuk memproduksi dari aluminium. Berkat pencetakan 3D internal, blok yang sama dapat dicetak dalam beberapa hari dengan biaya lebih rendah.
Ilustrasi ini menunjukkan banyak lokasi tempat tim menggunakan blok bor cetak 3D untuk mengebor lubang secara akurat.
Bahan metalik: Bagian titanium cetak 3D untuk menahan panas
Berkat kemajuan signifikan dalam industri, pencetakan 3D sekarang dapat dilakukan dari hampir semua materi. Perak, fotopolimer, bahan stereolitografi (resin epoksi) dan bahkan titanium dapat digunakan untuk pencetakan 3D.
Boom bermitra dengan VELO3D untuk memproduksi suku cadang logam yang seharusnya memakan waktu berminggu-minggu, bahkan berbulan-bulan. Secara total, 3D perusahaan mencetak 21 suku cadang XB-1, termasuk beberapa suku cadang titanium XB-1 yang paling canggih: Manifold for Variable Bleed Valves (VBVs), yang menghilangkan udara berlebih dari kompresor mesin.
Dalam kasus manifold VBV, penggunaan metode produksi tradisional seperti pemesinan, pengelasan, atau pengecoran akan menjadi tidak praktis. Mereka dapat mencapai geometri bagian yang diinginkan hanya dengan menggunakan pencetakan 3D.
Sebagai hasil kemitraan Boom dengan VELO3D, 21 bagian logam cetak 3D dipasang pada XB-1.
Komponen cetak 3D yang ringan: pengubah permainan bagi insinyur dirgantara
Pencetakan 3D tidak hanya menghemat waktu dan sumber daya selama perakitan, tetapi juga mengurangi bobot pesawat, yang secara dramatis mengubah aturan untuk semua insinyur dirgantara. Karena berat pesawat terbang secara langsung berkaitan dengan konsumsi bahan bakar, tujuan rekayasa dirgantara adalah untuk menciptakan pesawat terbang ringan yang memenuhi semua persyaratan keselamatan. Pesawat yang lebih ringan membakar lebih sedikit bahan bakar, jadi pengurangan berat apa pun adalah yang paling penting.
Komponen cetak 3D, tergantung pada pilihan bahan, dapat jauh lebih ringan daripada baja tradisional dan aluminium. Pada XB-1, yang memiliki lebih dari 340 bagian cetak 3D yang unik, bobot keseluruhan adalah yang terpenting.
Sekarang grup produksi telah menyerahkan XB-1 ke tanah dan tim uji penerbangan, mereka mengalihkan perhatian mereka ke desain dan konstruksi pesawat supersonik Boom masa depan.
Dan untuk Overture, kemungkinan pencetakan 3D tampak tak terbatas, dengan kemampuan untuk mencetak 3D interior kokpit, panel kontrol penerbangan, dan dapur - selain pembuatan prototipe, pengisian bahan bakar, dan peralatan penerbangan.
Kemajuan dalam pencetakan 3D, yang mendorong kemampuan ini, akan membuka peluang baru untuk biaya produksi yang lebih rendah, waktu produksi yang lebih cepat, dan emisi yang lebih rendah melalui pesawat yang lebih ringan.
Komponen dicetak pada printer 3D
( Suku Cadang Pesawat Cetak 3D Boom Mengungkapkan Masa Depan Manufaktur )Teknologi pencetakan 3D sedang menggemparkan dunia manufaktur. Dari desain produk konsumen hingga pemodelan medis, semakin banyak perusahaan yang menyadari nilai pencetakan 3D untuk pembuatan prototipe dan pembuatan yang cepat.
Mungkin tidak ada industri yang melihat dampak besar seperti industri dirgantara. Boeing diproyeksikan dapat menghemat hingga $ 3 juta untuk setiap pesawat dengan pencetakan 3D bagian titanium pada 787 Dreamliner. Honeywell telah menghemat lebih dari tujuh bulan dalam desain ulang melalui manufaktur aditif. Airbus telah mampu membuat panel pengatur jarak untuk penyimpanan di atas kepala 15 persen lebih ringan dari sebelumnya.
Boom mulai menggunakan pencetakan 3D lebih dari dua tahun lalu sebagai bagian dari kemitraan dengan pemimpin global Stratasys. Sejak itu, perusahaan telah memproduksi ratusan komponen, alat, dan prototipe cetak 3D serta menghemat ribuan jam waktu kerja. Stratasys dan Boom baru-baru ini mengumumkan perpanjangan tujuh tahun hingga 2026 dan akan terus memberikan solusi kreatif untuk masalah yang kompleks.
Manfaat bagi Boom dan banyak perusahaan serupa sangat besar. Tiga manfaat yang paling menonjol termasuk penghematan waktu, uang dan berat. Banyak bagian pesawat terbang merupakan geometri yang kompleks, sebagian karena kurangnya ruang dan berat. Sebelum pencetakan 3D, bagian-bagian kompleks digiling dari satu blok bahan, yang seringkali menjadi sangat mahal, melelahkan, dan memakan waktu.
Seberapa efektif pencetakan 3D untuk Boom? Kami membagikan lima komponen cetak unik yang menjelaskan masa depan manufaktur pesawat:
Pengatur tekanan rem
Regulator tekanan rem digunakan untuk mengamankan komponen kontrol tekanan strut di kompartemen hidrolik pilar A. Jika bagian ini terbuat dari aluminium, seperti yang dilakukan secara tradisional, akan memakan waktu lebih dari 6 minggu dan $ 2.000. Prototipe penerbangan ini hanya membutuhkan waktu 9,5 jam untuk dicetak dan biaya material $ 70.
Pasang untuk koneksi telemetri
Bagian ini berfungsi sebagai dudukan peralatan saat menguji koneksi telemetri. Sebagai bagian dari pengujian, tim insinyur memasang peralatan di Pikes Peak, 4.300m di Colorado, dan memastikan bahwa koneksi telemetri yang dapat diandalkan antara pesawat dan stasiun darat dapat dipertahankan hingga 200 mil.
Alat uji sistem kendali penerbangan
Digunakan untuk memvalidasi mekanisme defleksi penggerak ekor, perlengkapan uji kontrol penerbangan ini memungkinkan pengujian keselamatan yang cepat dan menyeluruh dengan biaya yang sangat rendah. Meskipun bagian yang dicetak ini tidak akan digunakan untuk peralatan penerbangan, hal ini memungkinkan para insinyur untuk memastikan bahwa aktuator peralatan penerbangan bekerja dengan baik.
Saluran udara pembuangan kompresor
Contoh bagus lainnya dari pembuatan prototipe cepat, saluran pembuangan kompresor ini digunakan selama pengujian mesin untuk mengalihkan udara dari sirkuit internal mesin dan sebagai benda uji untuk memastikan kesesuaian akhir selama penerbangan. Tanpa pencetakan 3D, suku cadang seperti itu kemungkinan besar tidak memiliki fungsionalitas, sebuah proses yang membutuhkan banyak bagian berbeda untuk digunakan untuk mendapatkan bentuk yang paling efisien.
Bagian aluminium tradisional akan jauh lebih rumit untuk dirancang dan harganya kira-kira 4 minggu dan $ 4000. Untuk Boom, bagian ini hanya memakan waktu 14 jam dan $ 150.
Palet peralatan penerbangan
Pekerjaan cetak 94 jam dengan lebih dari 70 bagian ini diselesaikan pada Pallet Peralatan Penerbangan Stratasys F900 untuk berbagai sistem pesawat. Dengan keunggulan kelistrikan, sayap, kontrol penerbangan, hidraulik, dan badan pesawat, pekerjaan tunggal ini menghemat ribuan dolar dan waktu tunggu berminggu-minggu dibandingkan metode manufaktur tradisional.
Kami ingin berterima kasih kepada Dmitry Kudryavtsev dan Varya Sheremet atas bantuannya dalam penerjemahan.
Pada tanggal 9 November 2020, Startup School for Future Founders oleh Y Combinator telah dimulai dari akselerator terbaik dunia, dan kami akan menerbitkan terjemahan yang berguna bagi mereka yang berencana menjadi pendiri startup internasional.
ikuti beritanyaYC Startup Library dalam bahasa Rusia di saluran telegram atau di Facebook .
Bahan yang berguna
- Y Combinator: Pendiri berbahasa Rusia
- Apa yang dicari oleh startup Y Combinator di tahun 2020
- Pilihan 143 terjemahan esai Paul Graham (dari 184)
- Ke-16 pelajaran sekolah startup Y Combinator dengan teks bahasa Rusia versi "Musim Semi 2017"
- Semua 20 kuliah dari sekolah startup Y Combinator 2018 dengan teks bahasa Rusia
- Semua 21 kuliah sekolah startup Y Combinator dengan teks Rusia 2019
- Chat Y Combinator dalam bahasa Rusia
- Publik di Facebook YCombinator dalam bahasa Rusia