台湾航空研究实验室的复合材料开发

在中国台湾的航空研究实验室，复合材料用于生产几种类型飞机的主结构，如垂尾、平尾、所有操纵面以及主要的结构舱门。
　　航空研究实验室有20多年的复合材料研究及支持制造商开发复合材料应用的经验。
　　1975年，航空研究实验室成功将复合材料结构用于涡桨双座教练机T-CN-1。复合材料升降舵包括石墨环氧蒙皮、铝蜂窝芯子以及双段固化技术。此后，复合材料在先进教练机上批量用作减速板以及方向舵，同时用于IDF战斗机的平尾、垂尾、减速板以及所有的控制面。
　　IDF战斗机的平尾为减重用先进制造方法进行优化，结构进行了动载、静载以及损伤容限试验。疲劳试验的载荷谱按两个寿命期施加。在对模拟损伤经过胶接硼/环氧补丁以及埋头钛螺栓补丁修理后，通过一次疲劳寿命试验。
　　IDF采用了热塑性复合材料减速板,其主要部分为石墨/PEEK。根据载荷要求，将材料热成形成层合板蒙皮。复杂的"Z"字梁由石墨/环氧制成后用热压罐真空袋技术固化，然后进行铆装。
　　热塑性复合材料的减速板在6个关键部位进行200%设计载荷试验。
　　在民机方面，航空研究实验室与多尼尔公司合作开发共固化结构的设计与制造。制造了全尺寸的Do-328水平安定面进行验证。
　　在S-92全复合材料前机身开发期，在原型机中开发并应用了诸如并行工程以及殷钢模具等先进技术。
　　共固化的复合材料技术用在台湾造的无人机上，收到了低成本易维护之效。
　　从2001年起开始了鹰600直升机计划，复合材料广泛用于制造全机身结构、地板、舱门、座椅、尾桨、起落架。着陆艏由织物、芯材用RTM法制成。尾梁用无纬碳纤维预浸带制成以满足高性能要求，其它复合材料用手工铺成，材料为Fibercote E-76517781E玻璃纤维或Fibercote E-765/T300碳纤维。
　　航空研究室验室还为波音717飞机的百叶窗开发了RTM，材料为1581玻璃纤维及PR500树脂。
　　AS-907静子叶片的研究，该计划的目标是改进RTM叶片的质量。该叶片是碳纤维及Kevlar纤维与Epon862树脂系统制成。曾出现了连续的点蚀(称作蛇皮)问题，因此10%报废。通过6s质量控制计划、树脂用流变仪以及差动式扫描量热计(DCS)鉴定以及用C-模型模拟对工艺参数进行优化，叶片质量问题获得解决达到100%合格。
　　在航空研究实验室还制定了先进复合材料工艺计划，目的是开发高速复合材料制造。核心技术的重点将是树脂转移成形以及热塑性复合材料冲压。借助模拟及分析软件，复合材料的生产率及质量得到明显提升。
　　台湾航空研究实验室有20多年复合材料研究经验，当前室内的研究计划主要放在结构优化、智能传感/驱动复合材料结构以及高附加值的工业产品应用。
　　该实验室也大力开展了复合材料补丁在金属结构修理上的应用研究。
　　在有裂纹的金属飞机上采用复合材料补丁修理是一种改善疲劳寿命并达到高的结构效率的一种可行的手段。复合材料补丁有许多优点，诸如设计的定向刚度、较高的疲劳强度、好的可成形性。近20年航空研究实验室在复合材料修理的分析及实验室试验方面已取得进展。重点放在非槽式表面处理、胶接剂的选择以及技术验证上。这些技术已成功用于飞机的损伤维修如AT3教练机全尺寸疲劳试验、F-5E的应力腐蚀、F104机头的事故以及导弹结构。
　　AT3教练机的修理，主要是在与减速板连接的下隔框。该机在全尺寸疲劳试验中，经11852次模拟飞行小时后，在下隔框上出现了19毫米的开裂。由于结构的复杂，不能用传统的修理方法,但用打补丁的方法易于进行，效果好。用两块石墨/环氧补丁(4层单向铺层)用AV138/HV998胶粘结在结构上之前，铺层先在模上进行固化。修理后经受了模拟飞行。修理只用了三天。
　　F-5E的上部大梁的修理，F-5E的上部大梁沿切削区发现有裂纹。根据故障分析，在螺栓孔附近出现的点蚀，损伤区由于片状晶间腐蚀而长大导致上部大梁完成失效。修理的方法是在铝结构上进行磷酸阳极化并用汽巴嘉吉公司的AV138/HV998胶上补丁。在实验室试验时，补丁为硼/环氧及碳/环氧，补丁打在7075-T6511开裂的试样上，然后在疲劳载荷下试验。发现试样的疲劳寿命得到明显改进。另外进行了对比试验，一次是不经修理的，2000小时即断裂，经修理的则增加到12000小时，只出现小量裂纹长大。
　　F104复合材料机头罩的修理，在一次事故中F104的机头罩损伤,蒙皮及底座附近的隔框断裂，4个托架失效，橡胶防雨密封件破裂，修理用硼/环氧补丁进行，固化在90℃、 480kPa进行4小时,修理后的机头罩在相当于4.5g的条件下进行静力试验，用应变仪对几个关键点进行测量以保证设计极限得到满足。修理段经验证试验后用超声检查未发现缺陷。机头罩重返服役。在中国台湾的航空研究实验室，复合材料用于生产几种类型飞机的主结构，如垂尾、平尾、所有操纵面以及主要的结构舱门。
　　航空研究实验室有20多年的复合材料研究及支持制造商开发复合材料应用的经验。
　　1975年，航空研究实验室成功将复合材料结构用于涡桨双座教练机T-CN-1。复合材料升降舵包括石墨环氧蒙皮、铝蜂窝芯子以及双段固化技术。此后，复合材料在先进教练机上批量用作减速板以及方向舵，同时用于IDF战斗机的平尾、垂尾、减速板以及所有的控制面。
　　IDF战斗机的平尾为减重用先进制造方法进行优化，结构进行了动载、静载以及损伤容限试验。疲劳试验的载荷谱按两个寿命期施加。在对模拟损伤经过胶接硼/环氧补丁以及埋头钛螺栓补丁修理后，通过一次疲劳寿命试验。
　　IDF采用了热塑性复合材料减速板,其主要部分为石墨/PEEK。根据载荷要求，将材料热成形成层合板蒙皮。复杂的"Z"字梁由石墨/环氧制成后用热压罐真空袋技术固化，然后进行铆装。
　　热塑性复合材料的减速板在6个关键部位进行200%设计载荷试验。
　　在民机方面，航空研究实验室与多尼尔公司合作开发共固化结构的设计与制造。制造了全尺寸的Do-328水平安定面进行验证。
　　在S-92全复合材料前机身开发期，在原型机中开发并应用了诸如并行工程以及殷钢模具等先进技术。
　　共固化的复合材料技术用在台湾造的无人机上，收到了低成本易维护之效。
　　从2001年起开始了鹰600直升机计划，复合材料广泛用于制造全机身结构、地板、舱门、座椅、尾桨、起落架。着陆艏由织物、芯材用RTM法制成。尾梁用无纬碳纤维预浸带制成以满足高性能要求，其它复合材料用手工铺成，材料为Fibercote E-76517781E玻璃纤维或Fibercote E-765/T300碳纤维。
　　航空研究室验室还为波音717飞机的百叶窗开发了RTM，材料为1581玻璃纤维及PR500树脂。
　　AS-907静子叶片的研究，该计划的目标是改进RTM叶片的质量。该叶片是碳纤维及Kevlar纤维与Epon862树脂系统制成。曾出现了连续的点蚀(称作蛇皮)问题，因此10%报废。通过6s质量控制计划、树脂用流变仪以及差动式扫描量热计(DCS)鉴定以及用C-模型模拟对工艺参数进行优化，叶片质量问题获得解决达到100%合格。
　　在航空研究实验室还制定了先进复合材料工艺计划，目的是开发高速复合材料制造。核心技术的重点将是树脂转移成形以及热塑性复合材料冲压。借助模拟及分析软件，复合材料的生产率及质量得到明显提升。
　　台湾航空研究实验室有20多年复合材料研究经验，当前室内的研究计划主要放在结构优化、智能传感/驱动复合材料结构以及高附加值的工业产品应用。
　　该实验室也大力开展了复合材料补丁在金属结构修理上的应用研究。
　　在有裂纹的金属飞机上采用复合材料补丁修理是一种改善疲劳寿命并达到高的结构效率的一种可行的手段。复合材料补丁有许多优点，诸如设计的定向刚度、较高的疲劳强度、好的可成形性。近20年航空研究实验室在复合材料修理的分析及实验室试验方面已取得进展。重点放在非槽式表面处理、胶接剂的选择以及技术验证上。这些技术已成功用于飞机的损伤维修如AT3教练机全尺寸疲劳试验、F-5E的应力腐蚀、F104机头的事故以及导弹结构。
　　AT3教练机的修理，主要是在与减速板连接的下隔框。该机在全尺寸疲劳试验中，经11852次模拟飞行小时后，在下隔框上出现了19毫米的开裂。由于结构的复杂，不能用传统的修理方法,但用打补丁的方法易于进行，效果好。用两块石墨/环氧补丁(4层单向铺层)用AV138/HV998胶粘结在结构上之前，铺层先在模上进行固化。修理后经受了模拟飞行。修理只用了三天。
　　F-5E的上部大梁的修理，F-5E的上部大梁沿切削区发现有裂纹。根据故障分析，在螺栓孔附近出现的点蚀，损伤区由于片状晶间腐蚀而长大导致上部大梁完成失效。修理的方法是在铝结构上进行磷酸阳极化并用汽巴嘉吉公司的AV138/HV998胶上补丁。在实验室试验时，补丁为硼/环氧及碳/环氧，补丁打在7075-T6511开裂的试样上，然后在疲劳载荷下试验。发现试样的疲劳寿命得到明显改进。另外进行了对比试验，一次是不经修理的，2000小时即断裂，经修理的则增加到12000小时，只出现小量裂纹长大。
　　F104复合材料机头罩的修理，在一次事故中F104的机头罩损伤,蒙皮及底座附近的隔框断裂，4个托架失效，橡胶防雨密封件破裂，修理用硼/环氧补丁进行，固化在90℃、 480kPa进行4小时,修理后的机头罩在相当于4.5g的条件下进行静力试验，用应变仪对几个关键点进行测量以保证设计极限得到满足。修理段经验证试验后用超声检查未发现缺陷。机头罩重返服役。