飞行器机体结构 NASA在航空航天先进复合材料结构研发中的作用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

第2章 成功的故事和NASA兰利的作用 3

2.1 商用运输机 3

2.2 通用飞机 7

2.3 战斗机 8

2.4 军用运输机 11

2.5 直升机 12

2.6 地球和空间科学飞机 16

2.6.1 环境研究飞机和传感技术 16

2.6.2 “太阳神”飞机失事调查 18

2.6.3 火星飞机 19

2.7 空间发射飞行器 20

2.8 空间结构 22

参考文献 24

第3章 NASA参与的复合材料研究 25

3.1 兰利复合材料研究计划的主要驱动力 25

3.1.1 国家和全球事件对国家科技政策的影响 25

3.1.2 NASA响应OSTP指导的优先权和计划 25

3.2 NASA兰利复合材料研究资助的基础及重点研发项目 27

3.3 NASA和FAA研究合作 30

3.4 复合材料研究生教育计划 32

3.5 NASA项目的经验 35

参考文献 38

第4章 亚声速运输机研究 39

4.1 复合材料环境曝露计划 39

参考文献 46

4.2 飞机节 能复合材料计划 47

参考文献 58

4.3 碳纤维风险分析计划 59

参考文献 62

4.4 纺织复合材料 63

参考文献 65

4.5 先进复合材料技术计划 66

4.5.1 ACT飞机机翼 71

4.5.2 ACT机身项目 83

4.5.3 ACT成本建模 86

4.5.4 缝合复合材料的新进展 87

参考文献 90

4.6 美国航空公司587航班事故的结构研究 92

4.6.1 引言 93

4.6.2 空客A300-600认证的调查 93

4.6.3 模型发展和确认 94

4.6.4 失效模式发展和确认 95

4.6.5 最有可能失效模式的确认 102

4.6.6 失效顺序分析 106

4.6.7 结论 109

参考文献 109

4.7 经验教训和未来方向 110

第5章 复合材料在商业运输中的应用 111

5.1 经验教训 111

5.1.1 设计 111

5.1.2 制造 112

5.1.3 航空公司运营 113

5.2 主要的最新进展 115

5.3 新的挑战 116

5.4 未来的发展方向 118

参考文献 118

第6章 超声速运输机的研究 119

6.1 历史背景 119

参考文献 122

6.2 SCAR计划 122

参考文献 128

6.3 高速研究计划 129

6.3.1 简介 130

6.3.2 树脂／复合材料进展 131

6.3.3 规模化应用和测试 131

6.3.4 老化研究 132

6.3.5 结构 137

参考文献 142

6.4 航空超声速基础研究项目 143

6.5 经验教训和未来方向 146

参考文献 146

第7章 通用航空 147

7.1 比奇“星舟”飞船（Beech Starship） 147

7.2 先进通用航空运输试验复合材料 148

参考文献 154

7.3 经验教训和未来发展方向 154

第8章 旋翼机 156

8.1 抗坠毁性 156

参考文献 158

8.2 吸能材料和概念 158

参考文献 162

8.3 经验教训和未来发展方向 163

第9章 运载火箭 164

9.1 航天飞机货舱门 165

参考文献 166

9.2 先进空间运输系统复合材料 166

参考文献 170

9.3 复合材料低温贮箱 170

9.3.1 最先进的美国空军DC-X和NASA对DC-XA的贡献 171

9.3.2 未来可重复使用运载器复合材料应用的NASA技术开发结构测试 171

9.3.3 NASA X-33运载火箭和复合材料贮箱 173

9.3.4 复合材料贮箱失败的原因：微细裂纹和其他原因 175

参考文献 178

9.4 “战神”1号和“战神”5号运载火箭 179

参考文献 183

9.5 复合材料乘员舱 183

参考文献 186

9.6 经验教训和未来发展方向 186

第10章 空间材料和结构 187

10.1 空间材料的发展 187

参考文献 188

10.2 空间结构 188

参考文献 189

10.3 空间环境效应 189

参考文献 190

10.4 复合材料的尺寸稳定性 191

参考文献 192

10.5 长期曝露设施 193

参考文献 196

10.6 经验教训和未来的发展方向 198

第11章 NASA兰利研究中心的耐高温聚合物技术研究进展 199

11.1 纤维和树脂的发展时间路线 199

11.2 新团队组建初期 201

11.3 高温聚合物研究背景 203

11.4 兰利对热稳定聚合物的追求：开端 207

11.5 复合材料基体研究：无论成功或失败都将继续 210

11.5.1 线性热塑性聚合物 211

11.5.2 低交联密度热塑性聚合物 224

11.5.3 高交联密度的热固性树脂 227

11.6 高速研究计划——树脂和复合材料的发展：实现 230

11.6.1 引言和指标性能 230

11.6.2 初始候选材料与筛选 232

11.6.3 早期PETI候选材料：LARC-PETI-1与LARC-PETI-2 234

11.6.4 候选材料：LARC-PETI-4、LARC-8515和LARC-PETI-5 236

11.6.5 LARC-PETI-5的制造工艺 246

11.6.6 HSR胶黏剂 248

11.6.7 HSR数据库 251

11.7 胶黏剂及其他应用 252

11.8 聚合物表征：1962—1995 254

11.9 经验教训和未来方向 260

11.9.1 经验教训 260

11.9.2 未来研究方向 261

参考文献 262

第12章 复合材料制造技术 280

12.1 制造技术时间表与综述 280

12.2 高性能复合材料制造工艺的可变因素 281

12.3 环氧树脂的液体成形或树脂膜熔渗工艺 281

12.4 连续纤维预浸料制备技术 282

12.5 非热压罐成形铺放工艺技术：干法自动铺丝／带工艺 283

12.6 粉末浸渍法预浸带制备技术 289

12.7 粉末浸渍法增强纤维织物 293

12.8 预浸带制备技术 294

12.9 适用于自动铺放工艺的电子束固化技术 298

12.10 感应加热技术 300

12.11 ATP的成本因素 302

12.12 其他类型的复合材料制备技术 304

12.13 聚酰亚胺树脂的液态浸渍工艺 305

12.13.1 背景、工装和树脂要求 305

12.13.2 初始研究 307

12.13.3 新型HT-VARTM树脂体系 307

12.14 纤维—金属层板 310

12.15 经验教训和未来趋势 311

参考文献 313

第13章 纳米技术 325

13.1 纳米增强复合材料 325

13.2 碳纳米管增强复合材料 326

13.3 氮化硼纳米技术：最新进展 333

13.4 经验教训与未来方向 334

参考文献 334

第14章 无损检测 338

14.1 复合材料无损检测技术的发展 338

14.2 NASA兰利的NDE研究 340

14.2.1 无损评价科学分部的发展 340

14.2.2 兰利研究中心对无损检测的贡献 341

14.2.3 近期的无损检测项目 346

14.3 经验教训和未来展望 347

参考文献 348

第15章 损伤容限 351

15.1 损伤容限的理解 351

15.2 兰利研究中心损伤容限研究 353

15.2.1 冲击对抗压强度的影响 353

15.2.2 树脂模量的作用：必需的材料参数 361

15.3 分层机理 362

15.4 渐进失效分析法 367

15.5 经验教训和未来方向 367

参考文献 368

第16章 材料与结构力学 373

16.1 复合材料失效分析的历史状况 373

16.2 多尺度模型 378

16.3 屈曲和后屈曲的力学行为 380

16.4 经验教训和未来的方向 385

参考文献 386

第17章 结构分析 388

17.1 有限元方法 388

17.2 对小詹姆斯·H．斯塔恩斯博士的赞扬 391

17.3 经验教训和未来方向 392

参考文献 393

第18章 高性能复合材料及其结构技术面临的重大挑战 395

18.1 分析认证 395

18.2 材料设计：多尺度建模和表征 395

18.3 高精度失效预测：微观和纳观机制 396

18.4 从纳米复合材料获利：多功能材料体系 397

18.5 智能材料和结构：更大、更集成化的结构 399

18.6 通用复合材料知识和经验：各向同性塑性思维 399

18.7 可靠性设计 401

18.8 非热压罐、低压固化复合材料体系 401

18.9 “谷歌”时代的研究 402

参考文献 403

第19章 作者介绍 404

第20章 附录 407

20.1 附录1：NASA兰利先进材料分部，复合材料研究主要单位之一的部分成果 407

20.1.1 技术资料／出版物／著作 407

20.1.2 专利和发明成果 408

20.1.3 工业研究R＆D-100奖励 408

20.1.4 专利商业许可 409

20.1.5 短期课程 410

20.1.6 戈登研究会议 410

20.1.7 NASA年度民用发明 410

20.1.8 其他各种奖励、活动和会员资格 410

参考文献 411

20.2 附录2：AMPB作者的聚合物化学、胶黏剂和胶黏剂性能，复合材料和复合材料性能的部分综述和专题论文 412

20.2.1 聚合物化学 412

20.2.2 胶黏剂 413

20.2.3 复合材料 414

20.2.4 聚合物特性表征 416

20.2.5 由NASA兰利研究中心组织的有关聚合物化学、胶黏剂及其性能、复合材料及其性能的专题研讨会（NASA和非NASA人员提出） 416

20.3 附录3：AMPB专利和发明成果 417

20.3.1 专利（以授权号排列） 417

20.3.2 发明成果 424

后记 428