TAPAS第二阶段：热塑性航空结构的进一步发展

　　热塑性经济可承受性航空主结构联盟（TAPAS）成立于2009年新西兰，目的是为空客公司的航空结构构件应用，开发新的热塑性复合材料。该联盟目前已经进入材料应用和开发的第二阶段，其成员希望在2017年前向市场推出热塑性复合材料机身和抗扭箱样品，以检验热塑性复合材料在商业航空结构构件中应用的可行性。

　　除了空客，TAPAS还包括新西兰的一系列复合材料供应商、复合材料零件生产商和学术研究所，如项目领导者福克航空结构公司（Hoogeveen）、位于海牙的Airborne技术中心和Kok & Van Engelen, 阿尔克马尔的荷兰热塑性部件公司、Technobis 纤维技术公司 (Uitgeest)、TenCate 先进复合材料公司(Nijverdal),位于代尔夫的 KE-works,CoDeT and Technische Universiteit Delft公司、位于Enschede的Twente大学、 位于阿姆斯特丹的国家航空航天实验室。

　　福克公司研发负责人Offringa介绍道，在项目第一阶段，即TAPAS1，空客就向联盟提出了热塑性复合材料机身结构的需求。福克公司增加了抗扭箱（典型的如尾翼和机翼）的研究，作为热塑性复合材料的另一个应用部位。使用的材料是利用赫氏AS4纤维制成的新的TenCate定向碳纤维预浸料和Arkema公司的PEEK树脂基体，加工工艺使用自动纤维铺放、压力成型和焊接。

　　Offringa表示，2013年的研究成果是一个验证机身板，技术成熟度到3；以及一个12米（39英寸）用于尾翼结构德抗扭箱，技术成熟度为5。（最大技术成熟度9以为这个零件或结构已经经过了完全的测试和操作）他认为试验结果是鼓舞人心的。与热固性复合材料构件相比，该热塑性复合材料构件减重10%，主要原因是热塑性树脂固有的韧性更能阻止裂纹扩展，因此，允许使用更薄的层压板。更进一步而言，蒙皮设计和更高刚度的需求被分隔开来，放宽了设计自由度，促进重量优化。

　　该联盟在今年1月20日联合签署了TAPAS 2的合同。TAPAS2目前已进入启动模式，沿用了TAPAS 1的结构，进一步提高技术成熟度。Offringa表示，这项技术是非常有前景而且是值得研究的，他非常有信心热塑性复合材料将继续在商业航空航天领域证实其可行性。

　　对于抗扭箱的研究，他人为，目标应当包括生成可允许的、合格的材料和工艺；开发一个可以存放燃料的“湿”箱；使用可焊接到蒙皮上的一个零件作为梁。Offringa说，TAPAS2希望在2015年末将干抗扭箱的技术成熟度提高到6，同时有几个能引起实际应用兴趣的机身。机身板希望能在2017年达到技术成熟度4。

　　机身板的主要挑战在于控制蒙皮厚度，特别是对于A320或B737这样尺寸的单通道飞机。这些层压板相对薄，Offringa说，基于荷载的设计是薄的，但局部荷载作用下，如冰雹撞击或维修工具冲击，需要对厚度加厚。对于这些薄结构，韧性材料更合适，但实际的问题是：蒙皮在满足多有需求的情况下到底能够达到多薄？

　　长期发展而言，希望热塑性复合材料结构能够被证明是窄体飞机项目的可行性选择。除了热塑性复合材料结构，空客也正在考虑和密切关注铝和热固性预浸料。

　　在TAPAS2 2400万欧元的预算中，60%来自于联盟成员，其余由荷兰政府以无风险贷款的方式提供。当该项目有收益时，开始向荷兰政府偿还贷款。（中国航空工业发展研究中心 胡燕萍）