高承载飞机结构如何能做到更可持续、更高效、更适合自动化？这正是EcoRudder 项目要回答的问题。该项目探索将热塑性蜂窝夹层结构用于飞机垂直方向舵。作为 Faster-H2（空客牵头、欧盟洁净航空联合 undertaking）项目的一部分，弗劳恩霍夫微结构材料与系统研究所与空客、丹麦技术大学和 EconCore 合作，验证了热塑性夹层结构不仅更具可持续性，而且能满足航空航天操纵面对机械性能的严苛要求。

1⃣️从热固性/芳纶蜂窝到热塑性 PEI 夹层结构  

EcoRudder 的方案是用连续生产的 PEI 蜂窝芯材和碳纤维增强热塑性面板替代原有方案。芯材通过连续工艺制造，与预固结的热塑性蒙皮结合成夹层半成品，随后可在一道工序中加工成型。

2⃣️热塑性夹层模塑：一步完成成型、连接与功能集成  

弗劳恩霍夫IMWS 贡献了其热塑性夹层模塑工艺。TSM 工艺可将平面的热塑性夹层板一次成型为三维零件，同时实现针对性的功能集成。夹层板被加热至基体熔融温度以上，然后热成型为零件轮廓。在承载区域，蜂窝结构保持完好，从而保留刚度和强度。

在指定的边缘和连接区域，芯材可选择性地熔融，形成锥形斜坡、加强边缘或用于紧固件和附件的实体区域，这对方向舵壳体与梁和铰链的集成至关重要。相比多步骤、高人工投入的热固性工艺路线，TSM 实现了基本自动化生产，循环周期也大幅缩短。

3⃣️验证样件与展望  

项目制作了一个方向舵段验证件：热塑性夹层壳体集成承载的碳纤复材梁。在丹麦技术大学进行了真实多轴载荷（弯曲和扭转）测试，同时研究了失效行为和抗冲击性。结果表明，热塑性夹层方向舵在性能与重量的权衡上，可达到与当前热固性夹层结构相当的水平，同时具备更好的可回收性，生产效率也更高、更易于规模化。这进一步证明，热塑性夹层结构是下一代飞机项目的可行基础模块，这些项目必须兼顾轻量化设计、可持续性和工业化规模。

💡结论  

采用热塑性PEI 蜂窝芯材和碳纤维热塑性面板，通过 TSM 工艺加工，方向舵及类似操纵面可在一道工序内完成成型和功能集成。这种方法支持自动化、缩短周期并实现可回收性，同时不牺牲航空航天所需的机械性能——这是朝着更可持续、更易生产的飞机结构迈出的一步。

来源：弗劳恩霍夫微结构材料与系统研究所，"热塑性夹层结构：通往可持续飞机方向舵的关键"，2026年2月。EcoRudder 工作包隶属于 Faster-H2 项目；合作伙伴：空客、丹麦技术大学、EconCore、弗劳恩霍夫 IMWS。相关成果将在 2026 年 3 月 10 日至 12 日的 JEC 复合材料展和 2026 年 5 月 5 日至 6 日在哈勒举行的复合材料夹层结构会议上展示。