从碳纤维到滚动前行，复合材料飞机轮毂开辟航空轻量化新路径

在航空领域对轻量化的极致追求下，飞机起落架作为承载关键部件，其减重潜力的挖掘成为行业研发重点。法国 Duqueine 公司在 JEC World 展会上推出全球首款全碳纤维复合材料飞机前轮，这一成果诞生于赛峰集团牵头的法国民用航空研究委员会（CORAC）TRIER 项目，不仅创下航空轮毂材料应用的新纪录，更以 TRL 3 级别的演示样机，展现出复合材料在航空安全关键部件上从材料替代到产品重构的工业化研发思维，为航空起落架轻量化发展开辟了全新路径。

航空轮毂长期以来是铝、钢等金属材料的 “阵地”，而 Duqueine 此次研发的全复合材料飞机前轮，将减重 30% 作为核心目标，这一数值相较于传统铝制轮毂，契合了航空业通过轻量化降低能耗、提升性能的核心需求。研发团队选择前轮作为突破点，有着务实的技术考量：飞机前起落架无制动装置，轮毂不会因制动产生温升，能有效规避热约束带来的技术难题，成为验证复合材料全新轮毂架构的理想载体。

这一项目的落地，是多方专业能力融合的结果。Duqueine 能够成为赛峰的合作研发方，既源于其深耕碳纤维轮毂领域的技术积淀 —— 已实现汽车、自行车碳纤维轮毂的制造，也得益于其作为航空结构件一级供应商的行业资质，同时该企业也是赛峰多个项目的长期合作方，能够精准匹配航空领域的严苛要求。而赛峰集团则聚焦于起落架其他部件的研发，清晰的分工让双方从项目初期就避开了过多技术壁垒，推动研发高效推进。

与传统金属轮毂的设计思路不同，这款复合材料轮毂从研发之初就确立了 “为复合材料量身设计” 的核心理念，彻底摒弃了简单复刻金属设计的 “黑金属” 思路。Duqueine 研发团队表示，此次原型轮毂的设计从始至终秉持工业化视野，并非追求技术上的 “艺术品”。研发的起点并非几何形态，而是先明确轮毂与轮胎、轮毂与起落架的连接接口，再基于复合材料的特性设计适配的几何结构 —— 采用相对简洁的外形与大半径设计，让产品制造能够摆脱复杂几何形态的限制，实现工业化量产的基础条件。在确定整体架构后，研发团队通过力学计算与样品测试，对轮毂架构进行局部调整，在满足航空高载荷要求的同时，始终坚守为复合材料设计的核心逻辑。

为了让复合材料轮毂具备量产可行性，研发团队打造了一套适配系列化生产的制造工艺体系。项目初期以预浸料为基础方案，确保工艺与赛峰的计算框架相兼容，后续又进一步探索工艺优化路径，不仅采用固化时间更短的快固预浸料，还对树脂传递模塑（RTM）工艺展开研究。目前落地的核心工艺采用可重复使用的气囊充气技术，依托耐用模具就能制造出空心轮毂结构，大幅提升了工艺的实用性与经济性。

值得注意的是，复合材料的应用并未降低航空轮毂的安全规范要求。作为航空一级结构件，这款复合材料轮毂属于安全关键部件，其需要满足的约束条件与金属轮毂完全一致。Duqueine 研发团队强调，复合材料材质并非放松要求的理由，产品全生命周期需开展无损检测、3D 检测，实现全流程可追溯，以此保障产品完整性；耐压性、密封性、缺气滚动测试、安全测试等金属轮毂的核心检测项目，也全部平移应用于复合材料轮毂的检测中，确保产品符合航空安全标准。

目前，这款复合材料飞机前轮的首轮测试已顺利完成，项目正式进入分析阶段，后续研发路线也已明确。作为当前处于 TRL 3 阶段的演示样机，其后续将启动二期研发，逐步收敛至接近最终方案的版本，推动技术成熟度向 TRL 5-6 迈进。按照研发规划，该项目将用 3 年时间实现 TRL 6 的技术水平，约 5 年完成 TRL 8 的验证工作。

除了核心的减重优势，这款复合材料轮毂还为航空业带来了更多附加价值。轮毂质量的降低，能有效减小离心惯性，进而减少飞机着陆过程中的轮胎磨损；同时，复合材料的设计灵活性也为客户集成额外功能创造了可能性，让产品的价值超越了单纯的材料替代。在市场定位上，该产品明确瞄准中短程飞机市场，适配 15 至 18 英寸的轮毂规格。尽管产品商业化仍面临经济性层面的挑战，但研发团队认为，30% 的减重优势足以支撑其在市场中建立核心竞争力。

从产能规划来看，Duqueine 为这款复合材料轮毂设定了全产能下每日约 20 个的生产目标，这一规划与企业的研发理念高度契合 —— 其所有研发工作均以工业化量产为最终导向，而非单纯的技术突破。此次全碳纤维复合材料飞机前轮的研发，不仅让复合材料在航空安全关键部件的应用迈出了关键一步，更以 “从设计到工艺全流程适配复合材料” 的研发思路，为航空领域复合材料的工业化应用提供了重要参考，推动航空轻量化从材料创新走向产品全维度的重构升级。