国家先进材料性能中心（NCAMP）与美国联邦航空局（FAA）和行业合作伙伴合作，对材料系统进行资格认证，并填充一个可公开查看的共享材料数据库。NCAMP最初是由威奇托州立大学国家航空研究所（NIAR-National Institute for Aviation Research）资助的一项FAA项目，源于美国宇航局1995年的先进通用航空运输实验（AGATE-Advanced General Aviation Transport Experiment）。
对飞机制造商有什么好处？
制造商可以从NCAMP数据库中提取一个系统，证明其等效性，并以比典型的资格认证方法更快、更便宜的方式获得FAA认证，而不是对整个材料系统进行资格认证。
对材料供应商有什么好处？
材料供应商可以与NCAMP合作，对材料系统进行资格认证，而无需与正在进行的飞机认证计划联系起来。这使得材料供应商可以通过公开论坛将他们的材料推向市场，并获得许可和FAA认证。
注： 资料来自互联网
杨超凡 2024.7.15
市场市场，并获得许可和FAA认证。FAA认证。
为响应传统专有聚合物基复合材料（PMC）资格认证，NCAMP继续努力使材料属性数据库公开。
与铝和钢等金属相比，聚合物基复合材料（PMCs）的刚度和强度性能有着广泛的应用。对于金属，这些力学性能是各向同性的，因此假定与材料取向无关。因此，只有两个独立的刚度特性（拉伸模量和剪切模量）和两个独立的强度特性（拉伸强度和剪切强度）。
相比之下，PMC的刚度和强度特性与方向相关，因此必须在三个垂直方向上进行测量，以充分表征材料。更复杂的是，在拉伸和压缩载荷下，强度特性可能显著不同，因此需要进行拉伸和压缩试验。最后一个复杂的问题是一些机械性能对环境条件的依赖性，包括温度和湿度。因此，除了在室温/环境条件下进行试验外，PMC通常在预期使用的极端环境条件下进行试验。对于飞机应用，这涉及在-54ºC（冷）以及71ºC和121ºC之间进行湿度调节（热/湿）后的测试。所有这些考虑导致大型和昂贵的机械测试计划，以充分体现PMC在航空航天应用中的特点。
传统上，这些测试项目由大型航空航天项目资助，测试结果仍归拥有该项目的公司所有（如波音、空客、诺斯罗普·格鲁曼、洛克希德·马丁）。材料生产商通常为其产品提供的试验数据集要小得多，重点是室温/环境条件下的有限刚度和强度特性，以及航空航天应用所需的最恶劣环境条件。因此，直到最近，私营军事公司材料属性数据库的公共可用性还非常有限。
与航空航天行业相比，用于许多非航空航天PMC应用的设计和分析过程可能不需要生成大量的测试结果集。其他市场对复合材料结构设计和分析所需的机械性能取决于许多因素，包括结构的复杂性、分析与测试的作用以及安全考虑和管理法规。然而，对于任何应用，使用数值分析（如有限元分析（FEA））通常需要一整套材料刚度特性以及各种强度特性来预测结构中复合材料的各种失效模式。因此，使用复合材料的许多行业都对综合材料数据集感兴趣。
目前，NCAMP数据库中包括25个以上的PMC，重点是航空航天工业中使用的材料。
25多年来，一直在努力为私营军事公司建立一个公开的材料属性数据库。先进的通用航空运输实验（玛瑙）计划，始于1995年，重点是在通用航空工业中使用的PMCs的材料特性。玛瑙之后，在2005年的国家先进材料性能中心（NCAMP），这是作为美国联邦航空局资助的计划内的国家航空研究所（NIAR）在威奇托州立大学（堪萨斯州，美国）。NCAMP已成为一个自我维持的国家中心，与FAA、CMH-17和行业合作，为PMCs建立一个可公开获取的数据库。NCAMP数据库中的每个材料系统都包含层板级刚度和强度特性，以及来自无缺口拉伸和压缩测试、裸孔和填充孔拉伸和压缩测试以及冲击后压缩测试的有限层板级材料特性。其他物理测试结果包括密度、固化层厚度、纤维和树脂体积分数以及玻璃化转变温度（Tg）。目前，NCAMP数据库1中包含了25多个PMC，重点是用于航空航天行业的材料。
数据库包含PMC与金属测试要求之间的最终差异：成品PMC材料特性因所用制造工艺而异。与金属不同，PMC通过进一步加工输入材料（如干纤维增强体和液态树脂或未固化复合预浸料）而达到最终状态。因此，最终机械性能取决于铺层方法、成型技术和制造过程中使用的固化工艺。可能影响机械性能的相对较小的制造变化示例包括纤维或基体材料、其体积分数或其制造工艺的微小变化，以及铺层、成型或固化工艺的微小差异。
这种材料特性对加工的依赖性不同于通常对金属的依赖性。例如，市售铝合金的机械性能很容易获得，预计不会受到从采购材料库存中制造组件的影响。因此，对于许多航空航天应用，需要进行一个附加步骤，称为材料等效性试验，以确定制造商制造方法产生的PMC零件的特性是否与开发数据集的特性等效。
材料等效性测试的目的是执行有限测试并评估选定的材料特性，以证明零件制造商创建的层压板将具有与用于结构分析的材料特性数据集相同的特性。根据其检测纤维和基体材料、预浸料制造工艺、铺层方法和固化工艺变化的能力，选择了用于评估材料等效性的材料性能。表1列出了NCAMP用于证明材料等效性的材料特性和相关试验方法。参考文献2和3中提供了有关NCAMP等效性测试过程的附加信息。
最后，请注意，上面讨论的所有测试都与我在2021年8月专栏和2021年12月专栏中讨论的位于构建块金字塔底部的级别测试片相关。此试片级等效测试允许使用NCAMP数据集对使用材料制造的零件进行结构分析。但是，请注意，在试件测试级别证明材料等效性并不意味着在构建块金字塔的较高元素和子组件级别与NCAMP材料等效。因此，为了证实这些更高构建块级别的认证结构，可能还需要在元件和子组件级别使用更复杂的测试件进行附加测试。
原文见，《 Material equivalence testing in shared composites databases 》 2022.10.21.
杨超凡 2024.7.14
NCAMP的工作正在进行中，一些新材料正在进行测试。
多年来，HPC为国家先进材料性能中心（NCAMP-Advanced Materials Performance）及其建立中央复合材料性能数据库的持续努力投入了大量资金。该组织的努力具有新闻价值：“与金属相比，复合材料确实还处于起步阶段，”NCAMP副主任Yeow Ng承认。“我们需要开发政府机构和原始设备制造商容易接受的材料特性数据，就像金属数据被接受一样。”NCAMP是堪萨斯州威奇托州立大学国家航空研究所的一部分，自我们最近的报告以来，在实现这一目标方面取得了重大进展
标准化进展
正如复合材料行业从业者所知，纤维和树脂的可能组合数量——以及它们在加工过程中的组合方式——几乎是无限的。尽管这种灵活性对设计师来说是一种福音，但权衡的结果是，材料特性可能会有很大的变化，有时甚至出乎意料。NIAR执行董事John Tomblin博士表示，与金属不同，金属的性能通常与所使用的结构无关，复合材料的性能在很大程度上是在制造过程中决定的。他指出，“纤维和树脂的比例、纤维的方向、帘布层计划和选定的制造工艺都会对最终性能产生影响，直到零件固化并随后进行测试才能知道。”为了最大限度地降低关键飞机结构应用中的风险，有必要建立严格的材料和工艺控制以及测试制度，以产生统计上有效的材料和设计容许值。
传统上，大规模的、具有统计意义的测试项目都是以巨大的成本进行的。尽管资金有时是通过飞机项目或政府机构提供的，但更多的是来自个别飞机结构制造商自己。这种测试制度需要大量的时间和金钱，而且通常对通用航空制造商来说是令人望而却步的。因此，由此产生的数据库通常被认为是专有的，很少（如果有的话）与其他制造商共享，Ng说。“金属行业在供应商和用户之间共享数据，因为他们认为不值得隐藏。供应商毫无疑问地接受这些数据，”Ng指出。“在我们的行业中，这种自私的心态让我们付出了代价。造成差异的不一定是材料，而是设计和工程。”
美国联邦航空管理局资助的高级通用航空运输实验（AGATE）倡议推动了改变这种情况的努力。（FAA）和美国国家航空航天局。（美国国家航空航天局）。从本质上讲，AGATE试图通过将生成基本复合材料性能数据的责任从最终用户转移到生产该材料的供应商，来鼓励在通用航空中使用复合材料。目标是生成常用材料的数据集，并与飞机结构制造商共享这些数据。数据库生成后，最终用户可以通过执行一小批样本测试来确认等效性，以验证其过程是否可以产生与数据库中标准材料相关的结果相同的结果。因此，指定用于飞机的复合材料的过程将大大简化并且成本低得多。
虽然AGATE于2001年11月结束，但NCAMP于2005年年中由美国国家航空航天局兰利研究中心（弗吉尼亚州汉普顿）成立，作为NIAR的永久性国家中心。NCAMP的任务是继续AGATE的共享材料特性数据任务——针对整个航空航天行业，而不仅仅是通用航空——并将其提升到自我维持的水平。NCAMP与FAA和复合材料手册（CMH-17，前身为MIL-HDBK-17）合作。到目前为止，该集团已经完成了几个资格和同等资格项目，并继续扩大其材料供应商的基础，Ng说。“这里有很多事情要做，尽管从外面看可能不是这样。我们正在与各种各样的合作伙伴进行成本分摊。”
现成的材料？
Ng解释说，根据资金来源，材料供应商要么向NCAMP提供材料，要么直接向参与的航空航天公司提供材料，这是一个由45名成员组成的名单，其中包括空中客车公司、贝尔直升机德事隆公司、波音公司、塞斯纳飞机公司、湾流航空航天公司、诺斯罗普·格鲁曼公司、西科斯基飞机公司和Spirit AeroSystems。这些公司制造用于资格测试或等效测试的测试板，并将其退还给NCAMP进行实际的实验室测试。大多数测试由NIAR完成，但NCAMP也使用外部测试实验室，如辛辛那提测试实验室（俄亥俄州辛辛那提）和三家材料供应商的实验室：位于俄克拉荷马州塔尔萨的Advanced Composites Group股份有限公司、位于加利福尼亚州阿纳海姆的Cytec Engineered materials股份有限公司（Tempe Ariz.）和位于犹他州盐湖城的Hexcel’s（Dublin，California）。一些公司制作资格鉴定小组，而另一些公司则在同一时间段内制作等效小组。Ng解释说，所有面板测试的属性都被汇集在一起，以创建一个更大的数据集，为航空航天公司提供了一个更好的数据分布模型。所有生成的数据都符合CMH-17 G版对完整文件的要求。此外，它们符合美国交通部（DOT）/FAA的一些指导文件，因此，现在比AGATE期间有更多的指导价值和作用。
FAA检查员和工程师监督小组准备和见证测试，以确保血统。Ng补充说，CMH-17的一些技术细节需要解决。“例如，CMH-17目前只包括薄层水平的数据，”他指出。“我们正在与CMH-17领导层合作，将层压板级别的特性包括在内，其中包括裸孔张力、承载强度等特性，以便工程师能够更好地设计堆叠顺序。希望我们的共识建立过程将使我们能够朝着这类数据迈进。”
据Ng说，在过去的18个月里，已经达到了几个里程碑。其中包括完成Advanced Composites Group股份有限公司的几种MTM45-1产品形式的鉴定和等效性测试，包括6781玻璃、G30-500平纹和HTS 12K单向预浸料。NCAMP还在完成对Hexcel的8552 IM7和AS4单向预浸料坯的测试。Hexcel的8552 AS4平纹预浸料以及Cytec的5215和5250-5预浸料的测试正在进行中。
2008年，NCAMP获得了空军研究实验室（AFRL，Dayton，Ohio）复合材料和混合材料分公司的资助，以生成材料性能数据，并在高达500°F/260°C湿和550°F/288°C干的操作条件下，对Renegade Materials Corp.（俄亥俄州斯普林伯勒）的MVK-14 Freeform聚酰亚胺T650 3K 8HS复合预浸料进行鉴定。该材料被NCAMP成员投票选为飞机结构制造商最需要性能数据的高温聚酰亚胺，因为它在飞机和发动机应用中形成了钛的潜在替代品基体。NCAMP为测试计划编制了文件，包括测试计划、材料和工艺规范。选择Canyon Composites（Anaheim，California）制造鉴定面板。11家航空航天公司正在参与对等计划，包括ATK（犹他州克利尔菲尔德）、BAE系统公司（弗吉尼亚州阿灵顿）、通用电气航空公司（俄亥俄州辛辛那提）、古德里奇航空结构公司（加利福尼亚州里弗赛德）和普惠公司（康涅狄格州东哈特福德）。Ng说，测试应该在2011年夏天的某个时候完成。
NCAMP于2009年末宣布，其最新材料资格认证计划再次基于NCAMP制造商和一级航空航天供应商的成员投票，选择了Cytec的5320-1中等韧性热压罐外预浸料系统和Cytec 5276-1高韧性预浸料系统。资金由AFRL/RXBC（AFRL非金属材料部门的一部分）提供。NCAMP正在与Cytec和参与的航空航天公司合作，选择产品形式（纤维、织物类型、面积重量等）。每个树脂系统将有两种产品形式合格。该项目计划在两年内完成。CYCOM 5320-1由于其真空袋固化能力、良好的热/湿性能和机械性能而备受关注，使其成为不适合热压罐加工的大型结构的选择。
允许的信息
有关NCAMP项目和测试结果的信息可通过其在线门户网站获得。可查看的内容不仅包括一般信息和最新的NCAMP测试时间表，还包括材料特性数据报告草案、统计分析、测试计划以及材料和工艺规范(https://www.niar.wichita.edu/NCAMPPortal/)。Ng说，数据可以通过门户网站免费向公众提供，尽管用户被要求填写一份免费的在线注册表，这将使NCAMP能够提醒访问者更新。
该小组最近宣布了一个教程，与CHM-17合作，关于“允许生成和等价数据分析的统计”，定于7月19日在科斯塔梅萨，本次会议提供了与CHM-17会议，将在本周余下的时间内举行。支付了教程的费用，与会者就有资格参加随后的会议。
Ng总结道：“我们可以通过提供基本的材料允许值、材料和工艺规范来提高复合材料行业的效率。通过使复合材料更容易获得和使用，我们有机会使车辆更轻，交通系统更环保——我们希望激励所有材料供应商参与进来。”
------ 完 2010.7.1 ------
杨超凡 2023.10.12
这是国家先进材料性能中心（NCAMP）对碳纤维织物增强热塑性复合材料的首次鉴定。
NCAMP(National Center for Advanced Materials Performance)国家先进材料性能中心(美国)
Teijin Tenax热塑性机织物（TPWF）。
帝人（Teijin）有限公司（日本东京）2023.4.12日报道，该公司已通过NCAMP（美国堪萨斯州威奇托市国家高级材料性能中心）对其碳纤维和聚醚醚酮（PEEK）基材料Tenax热塑性机织物（TPWF- Tenax thermoplastic woven fabric）和Tenax热热塑性固结层压板（TPCL- Tenax thermoplastic consolidated laminate）进行了鉴定。
这是碳纤维织物增强热塑性复合材料的首次NCAMP鉴定。这也是预固结层压板的首次NCAMP鉴定，可用于冲压结构部件的快速热成型。
这一资格使碳纤维/PEEK织物和强化层压材料技术可供更广泛的原始设备制造商、一级和二级供应商使用。制造商可以使用公共NCAMP数据库来证明等效性，并以比合格材料本身更低的成本获得FAA认证。
帝人公司说，这将引起各种原始设备制造商的兴趣，他们考虑用热塑性织物和角片和支架等冲压形式形成的形状。热塑性复合材料对日益增长的先进空气流动性（AAM-）市场和传统商业航空航天部门也很有吸引力，因为热塑性塑料具有以下优点：高成型率、提高抗裂性、熔融加工、增加回收机会、室温储存和多年保质期。
帝人 TPWF是一种涂有热塑性聚合物的碳纤维织物。帝人 TPCL是由几层Tenax TPWF制成的完全浸渍和固结的片材。
合格产品基于Evonik Industries AG（Marl，Germany）的编织Tenax高强度碳纤维和Vestakeep PEEK聚合物，具有高热、抗冲击和抗疲劳性能。
帝人表示，其合格的Tenax热塑性产品的成本降低是通过快速成型工艺实现的，从而提高了部件制造效率。据说这种材料适用于具有高性能要求的航空航天结构部件的大规模生产。
为了进一步支持这项技术的引入，帝人创建了一个这种特定材料的材料卡，用于使用AniForm Engineering（荷兰恩斯赫德）软件进行过程模拟。这有望帮助零件制造商和原始设备制造商优化热成型工艺，以快速获得此类材料的优势。
------ 完2023.4.14 -----
新型Victrex AE 250-AS4 UD预浸带已被批准在NCAMP允许数据库中发布，用于航空航天项目。
Victrex AE 250-AS4 UDT高性能热塑性碳纤维预浸带。
Victrex（英国兰开夏郡）宣布，国家先进材料性能中心（NCAMP）批准了一种新的单向预浸带（UDT-unidirectional tape），即Victrex AE 250-AS4，用于航空航天项目。由Hexcel（美国康涅狄格州斯坦福德）提供的行业标准HexTow碳纤维和Victrex的新型热塑性树脂系统的组合可以用于制造复合材料，这些材料可以减少能源使用，降低飞机重量，提高飞机耐用性。
NCAMP与美国联邦航空管理局（FAA）和行业合作伙伴密切合作，对材料系统进行鉴定，并填充公开可用的数据库。这些NCAMP数据库加速了生产，并降低了飞机制造商对复合材料系统进行典型鉴定的相关成本。通过拥有NCAMP认证系统，供应商可以更快地将材料大规模推向市场，并帮助其最终用户比典型的认证过程更快地获得FAA认证。这对于热塑性复合材料尤其重要，因为它们在航空航天行业的应用不断增加。
Victrex战略技术经理Claire Steggall Murphy表示：“拥有一个允许的数据库对于进入认证飞机至关重要。”。“这是结构验证的基础，也是向希望使用我们的材料设计和制造零件的客户提供的最低要求。”
Victrex参与了一个历时两年多的过程，在Hexcel的帮助下，成功地将Victrex AE 250-AS4 UDT纳入NCAMP允许数据库，Hexcel有通过NCAMP鉴定复合材料解决方案的记录。现在，新提供的allowables数据库使飞机设计师能够轻松采用新的复合系统解决方案。
Hexcel纤维副总裁Lyndon Smith认为：“Hexcel的无上浆（unsized）碳纤维是高性能热塑性复合材料中行业首选的碳纤维。”。“我们很高兴被选中，并祝贺Victrex获得这一批准。”
Victrex是低熔体聚芳醚内酯（LMPAEK-low-melt polyaryletherletone）热塑性聚合物的发明人和制造商。与标准Victrex PEEK相比，Victrex AE 250-AS4 UDT高性能热塑性碳纤维复合预浸带的熔融温度低40°C。PAEK聚合物家族的机械、物理和耐化学性能被认为是航空航天应用性能和可加工性的最佳组合。Victrex AE 250-AS4聚合物的低熔融温度和流动特性也增强了自动纤铺丝（AFP）的可加工性。
其他特征包括：
- 优异的韧性和疲劳性能
- 符合公认行业标准的火灾烟雾和毒性（FST）
性能
- 吸湿性低
- 在玻璃化转变温度（Tg）或以上操作的能力
- 非常适合用于二次成型零件
- 对化学品和溶剂的卓越抵抗力
- 表面聚合物流动，便于堆焊
- 优异的分切特性
- 一致的厚度和宽度公差指标
- 无拼接的较长长度（>1000米）
- 室温储存，无需冷冻。
------完 2023.1.25------
从碳纤维增强热塑性塑料（CFRTP）测试板开始，对AFP机器在复合材料容许值上的可变性进行深入调查，以实现认证框架。
（从左至右）：David Mollenhauer，（AFRL）；
Kevin Rogers，（Victrex）；Isaac Schmitz
和Waruna Seneviratne，（WSU-NIAR）。
经过几个月的共同努力，Victrex（英国兰开夏郡和美国宾夕法尼亚州康舍霍肯）和美国威奇托州立大学国家航空研究所（NIAR- National Institute for Aviation Research）（美国堪萨斯州WSU）根据NCAMP协议开发了自动纤维放置（AFP）系统的材料和工艺规范。
NCAMP是该大学的国家先进材料性能中心，与美国联邦航空管理局（FAA）和行业合作伙伴合作，对材料系统进行鉴定，并发表一个可以公开查看的共享材料数据库。
NIAR的航空航天系统高级技术实验室（ATLAS- Advanced Technologies Laboratory for Aerospace Systems）已经开始使用Victrex AE250聚芳醚酮（PAEK）制造测试板，这是一种用IM7碳纤维增强的热塑性材料系统。这是由空军研究实验室（美国俄亥俄州Wright Patterson空军基地）赞助的平价可持续复合材料建模（MASC- Modeling for Affordable Sustainable Composites）计划的一部分。MASC专注于开发一个认证框架，以实现用于自动化制造技术的新型材料和先进结构概念。
根据NIAR-WSU的说法，这是第一次有项目对多台AFP机器对使用《复合材料手册》17中概述的行业标准统计程序生成的复合材料容许值的可变性进行深入调查。
该项目包括对Hexcel（美国康涅狄格州斯坦福德）、Solvay（美国佐治亚州Alparetta）、Toray（美国加利福尼亚州Morgan Hill）和Victrex的几种热固性、热塑性和干纤维AFP材料系统进行鉴定。所有数据和相关文件将包含在NCAMP共享材料数据库中。
为了减轻机器可变性带来的风险，进行了一系列资格预审制造试验，以开发机器编程协议，在各种AFP机器上制造等效面板。这些与机器无关的允许值可以被各种各样的认证程序使用，而不考虑用于生产的AFP机器的类型。NCAMP适航代表以及空军研究实验室和Victrex的人员见证了AFP面板制造的启动。
------ 完2022.2.3 ------
允许的设计数据集建立了航空航天应用中
3960预浸料系统的传统手工叠层和AFP的
一致性要求和工艺规范。
L型面板由东丽预浸料制成。
美国东丽复合材料公司(TCMA，Tacoma，Wash.，美国)是一家生产先进碳纤维和复合预浸材料的制造商，已与贝尔公司(Bell Textron-美国得克萨斯州沃斯堡)达成合作协议（贝尔是一家直升机公司）。支持新的国家先进材料性能中心(NCAMP)为Toray公司的3960预浸料系统设计允许的数据集。该预浸料系统使用东丽T1100中模量+（IM+）纤维，提供高韧性和卓越的拉伸性能，非常适合航空航天应用。
2016年，东丽和贝尔开始努力改进3960预浸材料的性能，以满足贝尔对高性能和低风险机身解决方案的设计要求，例如美国陆军的未来垂直升力（FVL-Future Vertical Lift）计划。东丽表示，2019年，在美国国家航空研究所（NIAR，Wichita，Kan，U.s.）NCAMP工程团队的指导下，该公司开始为这种材料提供允许的设计数据。该综合计划为3960预浸料系统的传统手工叠层和自动纤铺丝（AFP）制造工艺制定了一致性要求和工艺规范。东丽指出，这些数据将成为认证的基础，使航空航天公司能够获得适航批准，并以更低的成本更快地将产品推向市场。
贝尔的技术研究员Vince D'Arenzo表示：“东丽的T1100/3960复合材料提供了正确的特性平衡，使贝尔的工程师能够设计出最高效、最可靠的结构，满足客户的任务要求，包括速度、射程和灵活性。”。“我们与合作伙伴一起，通过使用东丽3960预浸料系统构建全面的风险降低和验证文章，继续优化机身性能属性。”
东丽公司业务发展总监Jeff Cross补充道，该公司仍然“致力于为航空航天和国防应用的设计和认证提供具有公开设计数据的全系列产品。”
------ 完2022.5.25 ------
杨超凡 2023.10.10
