熱塑性復合材料（TPC）在商用飛機和其他航空航天應用中的使用勢頭越來越猛，包括電動垂直起降飛機（eVTOL）。TPC曾經被認為對于小型部件以外的應用來說過于昂貴。現在，材料和加工工藝的進步正在推動TPC成為航空航天業的焦點。

在越來越多的航空航天應用中，TPC正在取代熱固性復合材料（TS）和金屬材料，因為根據不同的應用，TPC部件和零件更輕、更耐用、加工效率更高。TPC的特性也打開了TS或金屬不可能或不容易實現的設計和制造選項。

從環境可持續發展的角度來看，TPC部件和結構的重量更輕，有助于飛機原始設備制造商（OEM）減少飛機燃料消耗和排放。重量的減少是巨大的--在某些情況下遠遠超過2,000磅。此外，TPC可以很容易地被回收和再利用，而TS的回收，如熱解，是一個復雜和能源密集的過程。

TS部件通常必須在高壓釜中固化。TPC可以在裝配過程中進行原位固化。新的自動纖維放置（AFP）和自動鋪帶（ATL）設備包括激光頭，可以在纖維或帶子鋪設時立即固化TPC。TPC還與壓縮成型、連續壓縮成型、編織和3D打印制造方法兼容。在許多應用中，在TPC經歷了這些過程之后，除了一些最終的修剪之外，幾乎不需要任何后期處理。

TPC為飛機部件和結構的制造打開了大門，使之可以用更少的整體部件和步驟。例如，傳統上通過將兩個或三個部件固定在一起的部件，現在可能是一個單一的、焊接的TPC部件，反過來，現在可以被焊接到飛機上。這意味著有更少的材料浪費，提高了購買與飛行的比率。

TPC比TS和一些金屬貴得多，但由于TPC加工設備的進步，現在使用它們的經濟模式是合理的。有了這種自動化設備，TPC部件的制造比TS的生產過程要快得多，也更有效率。焊接TPC的能力對它們的日益采用很重要。當原始設備制造商能夠焊接TPC部件，而不是用緊固件、粘合劑和支架連接部件時，他們可以節省重量和制造步驟。此外，可焊性有利于模塊化的裝配過程。

例如，飛機的不同部件和子系統可以由場外供應商制造，然后焊接到機身上。這種方法通常用于汽車行業，以其模塊化制造的效率而聞名。相比之下，今天大多數商用飛機的制造周期非常長。

總而言之，隨著TPC的更多使用，原始設備制造商可以體驗到20%或更多的重量節省。如果考慮到制造的總成本，成品的成本可以降低30%到40%。

特別是，高壓釜外復合加工的前景對原始設備制造商很有吸引力，因為高壓釜循環需要時間、能源和資本資源。在等待部件完成高壓釜固化的過程中，幾個小時就會形成瓶頸。此外，TS預浸料需要冷藏，即使保持低溫，其保質期也比可在室溫下儲存的TPC短得多。TS預浸料需要冷藏，這給OEM及其供應鏈的管理帶來了物流方面的挑戰。

TPC在商用飛機上的新應用包括翼梁、縱梁、機艙和尾翼等等。歐盟的清潔天空計劃通過其多功能機身演示器（MFFD）項目取得了巨大的TPC進展。在一篇關于MFFD的文章中，"清潔天空計劃 "表述：該項目成功的關鍵是復合熱塑性塑料能在多大程度上被證明適用于統一系統、機艙和機身的功能。

TS密集型飛機是由內而外建造的，這限制了OEM在如何隨著時間的推移裝備飛機內部的靈活性。但TPC密集型飛機是由外向內建造的，使OEM在如何建造和完成飛機內部方面有更大的控制和選擇。有了更多的模塊化設計形式，如果航空公司希望改變機艙元素，將有可能適應和修改機艙內飾。

除了模塊化設計選項，TPC為創建輪廓設計和復雜形狀提供了靈活性。TPC比金屬更容易彎曲，使其成為大半徑的圓形或管狀結構的理想選擇。例如，大河公司將TPC用于勞斯萊斯超跑發動機的大型進氣隔板。該隔板周長數米，被設計為分四部分組裝。在關于這個項目的一篇博文中，Daher提到了TPC如何幫助解決航空工業的 "雙重困境" - 環境和競爭力。

TPC有可能成為新的空白飛機項目的主要材料選擇。對于這些項目，原始設備制造商在他們所選擇的材料和加工路徑方面有一個干凈的石板。這是一個建立專門為高效TPC模塊化裝配設計的新生產線的機會。

TPC也在eVTOL飛機上越來越受歡迎。這些飛機的經濟模式要求它們的制造速度比大型商用飛機快得多，成本也低。如果他們受到高壓滅菌器和冰柜容量的限制，eVTOL OEMs不太可能成功地擴大生產規模。相反，他們需要的是在幾秒鐘內完成飛機部件的材料和制造工藝，而不是幾小時。

TPC特別適合用于eVTOL飛機的螺旋槳葉片。TPC材料賦予葉片以韌性和抗損傷性，使其能夠承受巨大的壓力。eVTOL飛機有許多螺旋槳葉片，因此葉片的耐久性對OEMs提供給客戶的整體價值主張非常重要。葉片越堅韌，其壽命就越長。

一些原始設備制造商正在考慮將TPC用于航天器運載工具，但需要進行更多的測試，以檢查TPC在極端溫度波動中保持的穩定性，以及它們在承受流星碎片的潛在撞擊方面的耐用性。

在航空航天工業中，變化不會在一夜之間發生。安全標準要求對材料和工藝進行嚴格的測試和驗證。許多TS材料在航空航天領域有著悠久的應用歷史，已經被許多OEM廠商認可，并由國家先進材料性能中心（NCAMP）認證。在認證方面，TPC仍然是一個新的孩子。截至目前，只有一種TPC獲得了NCAMP的認證。其他的則是由個別OEM廠商為特定的應用進行認證。

與TS供應相比，TPC供應相對不成熟。隨著更多TPC的開發和NCAMP的認證，TPC的采用有望起飛。有了NCAMP認證，TPC材料的使用就有了一個開放源碼的驗證。TPC組件供應商將可以自由地與各種OEM廠商合作，而不僅僅是最大的廠商。

同樣重要的是，要確保材料的格式規范是針對TPC的特殊細微差別和性能特點而制定的。例如，有經驗的TPC制版人知道在分切帶規格中應包括哪些公差，甚至是分切帶將在哪臺機器上運行。模板制作者還可以與TPC上游材料供應商合作，了解什么樣的卷長和寬度最適合某種應用。無論材料是需要切碎用于壓縮成型工藝，還是需要切成超薄膠帶用于增材制造工藝，成型者都可以根據所需的最終用途定制TPC。

隨著新的TPC材料、加工設備和焊接技術的進步，飛機OEM廠商在設計和制造創新方面有了大量的新機會。下一代飛機有望變得更輕、更環保、更高效，這在很大程度上得益于TPC的發展。