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《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》一书总结凝练了过去40多年NASA兰利研究中心在先进复合材料及结构研究方面的经验和教训，指出了复合材料在未来飞行器中进一步应用存在的主要阻力、挑战和机遇，这些对于指导未来先进复合材料的研究，促进飞行器材料及结构的革命性的变化是非常有价值的。NASA兰利研究中心在先进复合材料及结构研究的历史是复合材料发展和应用的历史。

内容简介

　本书总结凝练了过去40多年NASA兰利研究中心在先进复合材料及结构方面的经验和教训，指出了复合材料在未来飞行器中进一步应用存在的主要阻力、挑战和机遇，这些对于指导未来先进复合材料的研究、促进飞行器材料及结构的革命性的变化是非常有价值的。NASA兰利研究中心在先进复合材料及结构研究的历史是其发展和应用的历史。译者将本书奉献给国内广大读者的目的是希望读者能够以史为鉴从中得到一些有益的启迪。本书适合从事飞机设计以及复合材料研究和应用的人士阅读，也可供其他航空航天领域的工程人员参考，还可作为航空航天类高等院校师生的参考书。

作者简介

陈祥宝，男，江苏常熟人，1956年生，北京航空航天大学本、硕，鲁汶大学博士，中国航空工业集团公司北京航空材料研究院研究员。现任北京航空材料研究院副院长，自然科学研究员，博士生导师。中国航空工业集团公司复合材料首席专家，总装备部先进材料技术专业组副组长，国家高技术研究发展计划（863计划）航空航天领域专家，长期从事先进复合材料的研究工作，科技成果获得多项国家奖励。2011年12月当选为中国工程院院士。

目录

第1章　绪论

第2章　成功的故事和NASA兰利的作用

2.1商用运输机

2.2通用飞机

2.3战斗机

2.4军用运输机

2.5直升机

2.6地球和空间科学飞机

2.6.1环境研究飞机和传感技术

2.6.2“太阳神”飞机失事调查

2.6.3火星飞机

2.7空间发射飞行器

2.8空间结构

参考文献

第3章　NASA参与的复合材料研究

3.1兰利复合材料研究计划的主要驱动力

3.1.1国家和全球事件对国家科技政策的影响

3.1.2NASA响应OSTP指导的优先权和计划

3.2NASA兰利复合材料研究资助的基础及重点研发项目

3.3NASA和FAA研究合作

3.4复合材料研究生教育计划

3.5NASA项目的经验

参考文献

第4章　亚声速运输机研究

4.1复合材料环境曝露计划

参考文献

4.2飞机节能复合材料计划

参考文献

4.3碳纤维风险分析计划

参考文献

4.4纺织复合材料

参考文献

4.5先进复合材料技术计划

4.5.1ACT飞机机翼

4.5.2ACT机身项目

4.5.3ACT成本建模

4.5.4缝合复合材料的新进展

参考文献

4.6美国航空公司587航班事故的结构研究

4.6.1引言

4.6.2空客A300-600认证的调查

4.6.3模型发展和确认

4.6.4失效模式发展和确认

4.6.5最有可能失效模式的确认

4.6.6失效顺序分析

4.6.7结论

参考文献

4.7经验教训和未来方向

第5章　复合材料在商业运输中的应用

5.1经验教训

5.1.1设计

5.1.2制造

5.1.3航空公司运营

5.2主要的最新进展

5.3新的挑战

5.4未来的发展方向

参考文献

第6章　超声速运输机的研究

6.1历史背景

参考文献

6.2SCAR计划

参考文献

6.3高速研究计划

6.3.1简介

6.3.2树脂/复合材料进展

6.3.3规模化应用和测试

6.3.4老化研究

6.3.5结构

参考文献

6.4航空超声速基础研究项目

6.5经验教训和未来方向

参考文献

第7章　通用航空

7.1比奇“星舟”飞船（BeechStarship）

7.2先进通用航空运输试验复合材料

参考文献

7.3经验教训和未来发展方向

第8章　旋翼机

8.1抗坠毁性

参考文献

8.2吸能材料和概念

参考文献

8.3经验教训和未来发展方向

第9章　运载火箭

9.1航天飞机货舱门

参考文献

9.2先进空间运输系统复合材料

参考文献

9.3复合材料低温贮箱

9.3.1最先进的美国空军DC-X和NASA对DC-XA的贡献

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

9.3.3NASAX-33运载火箭和复合材料贮箱

9.3.4复合材料贮箱失败的原因:微细裂纹和其他原因

参考文献

9.4“战神”1号和“战神”5号运载火箭

参考文献

9.5复合材料乘员舱

参考文献

9.6经验教训和未来发展方向

第10章　空间材料和结构

10.1空间材料的发展

参考文献

10.2空间结构

参考文献

10.3空间环境效应

参考文献

10.4复合材料的尺寸稳定性

参考文献

10.5长期曝露设施

参考文献

10.6经验教训和未来的发展方向

第11章　NASA兰利研究中心的耐高温聚合物技术研究进展

11.1纤维和树脂的发展时间路线

11.2新团队组建初期

11.3高温聚合物研究背景

11.4兰利对热稳定聚合物的追求：开端

11.5复合材料基体研究：无论成功或失败都将继续

11.5.1线性热塑性聚合物

11.5.2低交联密度热塑性聚合物

11.5.3高交联密度的热固性树脂

11.6高速研究计划——树脂和复合材料的发展：实现

11.6.1引言和指标性能

11.6.2初始候选材料与筛选

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

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

11.6.5LARC-PETI-5的制造工艺

11.6.6HSR胶黏剂

11.6.7HSR数据库

11.7胶黏剂及其他应用

11.8聚合物表征：1962—1995

11.9经验教训和未来方向

11.9.1经验教训

11.9.2未来研究方向

参考文献

第12章　复合材料制造技术

12.1制造技术时间表与综述

12.2高性能复合材料制造工艺的可变因素

12.3环氧树脂的液体成形或树脂膜熔渗工艺

12.4连续纤维预浸料制备技术

12.5非热压罐成形铺放工艺技术:干法自动铺丝/带工艺

12.6粉末浸渍法预浸带制备技术

12.7粉末浸渍法增强纤维织物

12.8预浸带制备技术

12.9适用于自动铺放工艺的电子束固化技术

12.10感应加热技术

12.11ATP的成本因素

12.12其他类型的复合材料制备技术

12.13聚酰亚胺树脂的液态浸渍工艺

12.13.1背景、工装和树脂要求

12.13.2初始研究

12.13.3新型HT-VARTM树脂体系

12.14纤维—金属层板

12.15经验教训和未来趋势

参考文献

第13章　纳米技术

13.1纳米增强复合材料

13.2碳纳米管增强复合材料

13.3氮化硼纳米技术：最新进展

13.4经验教训与未来方向

参考文献

第14章　无损检测

14.1复合材料无损检测技术的发展

14.2NASA兰利的NDE研究

14.2.1无损评价科学分部的发展

14.2.2兰利研究中心对无损检测的贡献

14.2.3近期的无损检测项目

14.3经验教训和未来展望

参考文献

第15章　损伤容限

15.1损伤容限的理解

15.2兰利研究中心损伤容限研究

15.2.1冲击对抗压强度的影响

15.2.2树脂模量的作用：必需的材料参数

15.3分层机理

15.4渐进失效分析法

15.5经验教训和未来方向

参考文献

第16章　材料与结构力学

16.1复合材料失效分析的历史状况

16.2多尺度模型

16.3屈曲和后屈曲的力学行为

16.4经验教训和未来的方向

参考文献

第17章　结构分析

17.1有限元方法

17.2对小詹姆斯?H.斯塔恩斯博士的赞扬

17.3经验教训和未来方向

参考文献

第18章　高性能复合材料及其结构技术面临的重大挑战

18.1分析认证

18.2材料设计：多尺度建模和表征

18.3高精度失效预测：微观和纳观机制

18.4从纳米复合材料获利：多功能材料体系

18.5智能材料和结构：更大、更集成化的结构

18.6通用复合材料知识和经验：各向同性塑性思维

18.7可靠性设计

18.8非热压罐、低压固化复合材料体系

18.9“谷歌”时代的研究

参考文献

第19章　作者介绍

第20章　附录

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

20.1.1技术资料/出版物/著作

20.1.2专利和发明成果

20.1.3工业研究R&D-100;奖励

20.1.4专利商业许可

20.1.5短期课程

20.1.6戈登研究会议

20.1.7NASA年度民用发明

20.1.8其他各种奖励、活动和会员资格

参考文献

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

20.2.1聚合物化学

20.2.2胶黏剂

20.2.3复合材料

20.2.4聚合物特性表征

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）

20.3附录3：AMPB专利和发明成果

20.3.1专利（以授权号排列）

20.3.2发明成果

后记

前言/序言

　本书出版有多个目的。首先，本书作为过去40年（美国）国家航空航天局（NASA）兰利研究中心复合材料研究完整的信息源，可为希望了解先进复合材料在新概念飞行器中应用所遇到的挑战的读者提供关键参考。其次，本书给出了先进飞行器发展和应用先进复合材料所遇到的主要障碍，以及克服这些障碍的经验和教训。再次，本书指出了复合材料在未来飞行器中进一步应用存在的主要阻力、挑战和机遇，这些对于引领未来的研究是非常有价值的。新材料或新工艺的突破可以消除/减少复合材料在新结构或新概念飞行器中扩大应用的某些关键障碍。最后，通过系统全面总结过去的工作和明确未来挑战将有助于激励新的研究和发展革命性的新材料和新结构，以促进未来的飞行器革命性的变化。《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》一书的具体目标如下。（1）获取知识选择复合材料知识库内兰利研究中心或兰利拨款资助的合同者近40年中所进行的研究工作总结凝练成本书。从1970年至2010年，NASA复合材料结构和材料研究发展的基础技术，使复合材料成熟到可在航空器和航天器的主结构应用，实现了改善飞行器性能、降低重量本书中的重量概念均指质量（mass）。——译者注和成本的目的。NASA研究工作的数千份技术报告已经公开发表和在国内国际会议上交流。这些报告的作者包括：NASA研究人员、由NASA资助和与NASA合作的大学的研究人员、在其他政府研究实验室的合作研究人员，以及由NASA资助的工业界研究人员。虽然已经出版了多部介绍NASA在气动和飞行器系统方面研究成果的专著，但出版介绍有关兰利研究中心和（或）资助完成的先进复合材料的结构和材料方面研究成果的专著尚属首次。（2）经验教训在40年复合材料研究的过程中，兰利在研究方法和先进复合材料基础研究中取得了许多经验，主要包括成功完成研究目标的经验或没有满足计划里程碑的主要因素。（3）技术成熟度评价用于新概念运输工具，未来新的空间探索或新型空间科学仪器应用的复合材料技术成熟度评价研究，这些信息对于高回报项目的立项选择是非常有价值的。（4）确定未来的最大挑战这一研究确定了扩大轻质复合材料结构在未来新型航空器和航天器、空间科学研究用高性能空间设备和空间探测火箭应用的主要技术挑战。本书的主要内容：复合材料在航空器和航天器的成功应用，NASA在每个不同类型飞行器复合材料应用中所起的作用，以及每个研究领域的主要进展。在每一章最后附有关键的人物和精选的参考文献。这些参考文献可为技术专家和希望更深入了解章节所述内容的人员提供进一步的信息。在每一章中，同时强调了经验教训和未来的挑战，以帮助复合材料研究和管理人员，以及指导未来有关先进复合材料的研究。

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