航空航天测试
航空航天行业代表具有重大经济和战略意义的关键技术。随着飞行管理和控制系统取得重大进步，自主飞行和无人飞行 - 先进空中交通(Advanced Air Mobility, AAM)和无人驾驶航空系统(Unmanned Air Systems, UAS) - 的发展目前正在全面展开。如今的新太空时代，私营公司正与成熟的组织合作，热切致力于在全球范围内开发自己的火箭发射系统，从而满足日益增长的太空发射服务需求。为了带领航空行业走向可持续发展的未来，正加快开发基于可持续航空燃料(SAF)（中期目标）和基于氢气（长期目标）的驱动系统。现有机队正在进行现代化升级改造，对航空器的维护、修理和大修(MRO)需求不断增加。
借助在-253 °C (20K)低温下进行材料测试的测试系统，以及最高达2000 °C的高温测试系统，我们帮助客户开发更高效的轻量化材料和结构。了解我们的专业知识、长期经验，并深入了解针对金属材料、纤维增强塑料和三明治结构复合材料、陶瓷材料以及航空航天行业所用紧固件的机械试验相关应用。ZwickRoell的静态和动态材料试验机被我们遍布世界各地的航空航天客户应用于所有技术成熟度等级(TRL)，并支持经过NADCAP认证的测试解决方案。
纤维增强塑料和三明治结构复合材料
由于其卓越的重量比机械性能，纤维增强塑料和三明治结构复合材料已成为航空航天技术的轻量化结构的必需材料。特别是由碳纤维增强塑料(CFRP)制成的层压板，由于其优越的抗疲劳性能，为航空航天结构的简化构造与设计做出了贡献。比公认的金属材料具有更高耐腐蚀性，是该行业使用纤维增强塑料的另一个原因。航空航天行业一直是开发复合材料系统、制造工艺，以及用于复合材料层压板和三明治结构复合材料表征的机械试验方法的先驱者，并将继续引领创新。
除了在环境温度下进行各种静态和动态试验之外，也经常在-55 °C (-67 °F)至121 °C (250 °F)的规定温度范围内对航空航天结构所用的复合材料进行测试。目前，替代驱动和可持续驱动概念在近年来已得到大力发展，并且作为大型航空器的最佳选择 - 低温储存液态氢，使-253 °C (20K)超低温下的静态和疲劳试验越来越引人注目。
航空航天行业中的重要复合材料试验标准
| 试验方法 | 标准 | 空客/波音工厂标准 |
|---|---|---|
| 复合材料拉伸试验 |
|
|
| 复合材料压缩试验 |
|
|
| 面内剪切试验 |
|
|
| 复合材料弯曲试验 |
| |
| 层间剪切强度ILSS |
| |
| 冲击后压缩试验(CAI) |
|
|
| 轴承响应和接头强度 |
|
|
| 层间能量释放因子 |
|
|
为了测定航空发动机所用金属材料的高温性能，多数情况下会使用配备高温炉的静态材料试验机进行高达1,200 °C的拉伸试验。试验机与标准环境试验箱和高温炉的组合可以实现更广泛的温度范围：从低温到1,200 °C。为了测定高应力部件在极端条件下的可靠性和耐久性，还对高温金属进行蠕变试验和蠕变疲劳试验，以测定不同温度水平下的蠕变极限和蠕变强度特性。这有助于我们的客户了解新型高温合金的性能，为具体应用选择合适的材料，并为暴露在高温下的部件设计提供适用数据。
陶瓷基复合材料(CMC)的机械载荷能力测试也可以在高达2,000 °C的极高温度下进行，并在拉伸、压缩、剪切、弯曲、蠕变和蠕变疲劳试验的基础上评估CMC对具体应用的适用性。为确保在真实操作条件下对陶瓷基复合材料进行测试，可以在650 °C至2,000 °C温度范围内的真空和惰性气体条件下执行这些试验。
ZwickRoell的高温测试系统还支持在最高温度下的非接触式应变测量。因此，可以排除由传统接触式测量系统的压痕引起的敏感试样过早失效。自动和自适应高温控制器可确保高精度温度控制，并防止操作人员失误。不再需要使用高温试验经常需要的牺牲试验试样。
用于太空发射系统的各种液体燃料必须被冷却到低温。涉及的选择取决于任务具体要求、所需性能和技术可能性，包括液体燃料生产中的各项选择。凭借在航空航天行业数十年的航天发射系统开发经历，在低温下各种材料的性能方面也积累了丰富经验。然而，这方面的知识并不容易获取，也不适用于新的材料系统。此外，以前建造的火箭是为单次发射而设计的，而目前的一些系统是设计用于多次发射和可重复使用。对于未来航空业的可持续驱动概念，其长期目标是使用液态氢，在航空器上必须将其储存在-253 °C (20K)的温度下。
现代商用航空器的使用寿命非常长，这意味着，除了低温下的静态材料性能之外，用于建造机载系统的材料的疲劳性能现在也越来越受到关注。因此，过去太空旅行中关于低温下材料性能的前人研究成果只能在有限的程度上应用于航空领域的未来发展。
ZwickRoell为金属材料以及非增强和纤维增强塑料的材料表征中使用的 低温试验方法提供了静态和动态测试解决方案。可以选择浸没式低温恒温器(77K)或连续流动式低温恒温器（环境温度最高为15K），具体取决于要达到的低温。
