Kenneth J. Bowles

Glenn Research Center, Cleveland, Ohio

Luis Tsuji

Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts

John Kamvouris

University of Akron, Akron, Ohio

Gary D. Roberts

Glenn Research Center, Cleveland, Ohio

Long-Term Isothermal Aging Effects on Weight

Loss, Compression Properties, and Dimensions

of T650–35 Fabric-Reinforced PMR–15

Composites—Data

NASA/TM—2003-211870

February 2003

https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20030022738 2018-05-15T15:50:19+00:00Z
The NASA STI Program Office . . . in Profile

Since its founding, NASA has been dedicated to

the advancement of aeronautics and space

science. The NASA Scientific and Technical

Information (STI) Program Office plays a key part

in helping NASA maintain this important role.

The NASA STI Program Office is operated by

Langley Research Center, the Lead Center for

NASA’s scientific and technical information. The

NASA STI Program Office provides access to the

NASA STI Database, the largest collection of

aeronautical and space science STI in the world.

The Program Office is also NASA’s institutional

mechanism for disseminating the results of its

research and development activities. These results

are published by NASA in the NASA STI Report

Series, which includes the following report types:

• TECHNICAL PUBLICATION. Reports of

completed research or a major significant

phase of research that present the results of

NASA programs and include extensive data

or theoretical analysis. Includes compilations

of significant scientific and technical data and

information deemed to be of continuing

reference value. NASA’s counterpart of peerreviewed formal professional papers but

has less stringent limitations on manuscript

length and extent of graphic presentations.

• TECHNICAL MEMORANDUM. Scientific

and technical findings that are preliminary or

of specialized interest, e.g., quick release

reports, working papers, and bibliographies

that contain minimal annotation. Does not

contain extensive analysis.

• CONTRACTOR REPORT. Scientific and

technical findings by NASA-sponsored

contractors and grantees.

• CONFERENCE PUBLICATION. Collected

papers from scientific and technical

conferences, symposia, seminars, or other

meetings sponsored or cosponsored by

NASA.

• SPECIAL PUBLICATION. Scientific,

technical, or historical information from

NASA programs, projects, and missions,

often concerned with subjects having

substantial public interest.

• TECHNICAL TRANSLATION. Englishlanguage translations of foreign scientific

and technical material pertinent to NASA’s

mission.

Specialized services that complement the STI

Program Office’s diverse offerings include

creating custom thesauri, building customized

databases, organizing and publishing research

results . . . even providing videos.

For more information about the NASA STI

Program Office, see the following:

• Access the NASA STI Program Home Page

at http://www.sti.nasa.gov

• E-mail your question via the Internet to

help@sti.nasa.gov

• Fax your question to the NASA Access

Help Desk at 301–621–0134

• Telephone the NASA Access Help Desk at

301–621–0390

• Write to:

 NASA Access Help Desk

 NASA Center for AeroSpace Information

 7121 Standard Drive

 Hanover, MD 21076
Kenneth J. Bowles

Glenn Research Center, Cleveland, Ohio

Luis Tsuji

Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts

John Kamvouris

University of Akron, Akron, Ohio

Gary D. Roberts

Glenn Research Center, Cleveland, Ohio

Long-Term Isothermal Aging Effects on Weight

Loss, Compression Properties, and Dimensions

of T650–35 Fabric-Reinforced PMR–15

Composites—Data

NASA/TM—2003-211870

February 2003

National Aeronautics and

Space Administration

Glenn Research Center
Available from

NASA Center for Aerospace Information

7121 Standard Drive

Hanover, MD 21076

National Technical Information Service

5285 Port Royal Road

Springfield, VA 22100

Trade names or manufacturers’ names are used in this report for

identification only. This usage does not constitute an official

endorsement, either expressed or implied, by the National

Aeronautics and Space Administration.

The Propulsion and Power Program at

NASA Glenn Research Center sponsored this work.

Available electronically at http://gltrs.grc.nasa.gov
Long-Term Isothermal Aging Effects on Weight Loss, Compression 

Properties, and Dimensions of T650ñ35 Fabric-Reinforced 

PMRñ15 CompositesóData 

Kenneth J. Bowles 

National Aeronautics and Space Administration 

Glenn Research Center 

Cleveland, Ohio 44135 

Luis Tsuji 

Massachusetts Institute of Technology 

Cambridge, Massachusetts 02139 

John Kamvouris 

University of Akron 

Akron, Ohio 44325 

Gary D. Roberts 

National Aeronautics and Space Administration 

Glenn Research Center 

Cleveland, Ohio 44135 

Summary 

 A cooperative program was conducted with the General Electric Aircraft Engines plant in 

Evendale, Ohio, to study the effects of long-term isothermal aging at elevated temperatures 

on compression and thermal durability properties of T650ñ35 fabric-reinforced PMRñ15 

composites. This degradation study was conducted over an approximate time period of 31⁄2 yr. 

The aging temperatures were 204, 260, 288, 316, and 343 °C. Specimens of different dimensions 

were evaluated. Specimens with ratios of the cut edge to total surface area of 0.03 to 0.89 were 

fabricated and aged. 

 The aged and unaged specimens were tested in compression as specified in Test Method for 

Compressive Properties of Rigid Plastics (ASTM D695M). Thickness changes, degraded surface 

layer growth, weight loss, and failure modes were monitored and recorded. All property changes 

were thickness dependent. 

Introduction 

 Programs are under way at the NASA Glenn Research Center to develop advanced 

propulsion systems for 21st century aircraft. Of vital importance in the development of these 

propulsion systems is the use of cost-effective materials and manufacturing procedures. The 

current philosophy in the development of these programs is to use lightweight polymer 

composites in the higher temperature sections of the new engines. In some cases, the structures 

may be load bearing. Because of this, it is necessary to develop predictive models that describe 

the durability of propulsion components, made from polymer matrix composites, under extreme 

ambient conditions so the use of these materials as efficient propulsion system materials over the 

NASA/TM—2003-211870 1
required lifetime of the aircraft can be demonstrated. This report is focused toward developing 

an engineering-based description of the thermal and mechanical durability of T650ñ35 graphitefabric-reinforced PMRñ15 polyimide composites at temperatures ranging from 204 to 316 °C. 

 References 1 to 4 present and discuss room-temperature compression properties of 

T650ñ35/PMRñ15 composites measured after aging at 204, 260, 288, and 316 °C. Aging 

times reached 26 300 hr for specimens aged at 204 °C. In reference 1, it was found that during 

the duration of aging at elevated temperatures the surfaces of the composite became oxidized 

and a damaged surface layer formed as the material lost weight. This layer was found to play 

an important role in the degradation of composite compression properties. Particular attention 

is given to those chemically induced physical changes that have the most influence of the 

degradation of compression properties. There is a temperature threshold for this phenomenon 

between 260 and 288 °C. Aging time limits for the material tested at all temperatures and 

specimen thicknesses can be estimated from the graphics presented for aging durations less than 

4000 hr. The data were evaluated by the following: (1) thermal oxidative stability (TOS) of the 

composite, (2) composite compression properties, and (3) microstructural changes. In addition, 

the microstructurally unaltered core material was found to significantly influence the magnitude 

of the residual compression properties. 

 It was shown in reference 2 that simple linear relationships exist between the compression 

properties of graphite fiber-fabric-reinforced PMRñ15 and the depth of the damaged surface 

layer that develops and grows during the period of aging. Although the surface layer is indicative 

of the decrease in compression properties, the central core actually supports the incurred loads. 

It was determined that two mechanisms were involved in the mechanical degradation: specimen 

surface oxidation and thermal (nonoxidative) core reactions. 

 The data from references 1 and 2 were used to develop empirical equations relating 

compression strength to aging time for specimens of different ply thicknesses. Using these 

equations, structural life spans can be estimated for the PMRñ15 composites at any of the 

temperatures that were studied. The results are presented in reference 3. 

 Reference 4 describes a more detailed study of the degradation mechanisms that are involved 

in reducing the compression properties of the composite material. The mechanisms are (1) an 

initial weight gain from oxygen reactions with the matrix, (2) surface oxidation of the matrix 

at the lower temperatures with graphite fiber oxidation at higher temperatures, and (3) thermalinduced weight losses in the core material. A mathematical description is also presented. 

This report presents a collection of the data from these studies relating the effects of aging 

on the surface layer degradation, weight loss, glass transition temperature, and dimensions of 

T650ñ35/PMRñ15 composites and the resulting changes in compression properties. All of the 

data are presented at the end of this report in figures 1 through 27 and tables I through XIV. 

Materials 

 ICI Fiberite supplied the materials used in this study: PMRñ15 polyimide composites 

reinforced with T650ñ35, 24 by 23, 8 harness, satin-weave graphite fiber fabric. The composites 

were fabricated by autoclave techniques at 316 °C at the General Electric facility in Evendale, 

Ohio. The molded surfaces exhibited roughened appearances due to the bleeder cloth that was 

used. The cure was followed by a freestanding postcure at 316 °C in an air-circulating oven for 

16 hr. Fiber volume ratios ranged from 0.55 to 0.59 with void contents less than 2 percent. Three 

of the aged specimens that provided material for compression testing measured about 9 by 11 cm 

in length and width and were either 4, 8, or 20 plies in thickness (nominally 0.13, 0.25, and 

NASA/TM—2003-211870 2
0.75 cm, respectively). The fourth compression specimen measured about 4.6 by 2 cm in length 

and width and 40 plies (1.3 cm) in thickness. These dimensions were chosen to provide nominal 

percentages of the cut edge to total surface area of 3, 5, 12, and 50, where the total surface area 

consisted of both cut and molded surfaces. Specimens with higher ratios were not tested in 

compression. The molded surfaces were those that were in contact with the metal mold or 

vacuum bag during the curing process. 

Test Procedures 

 The composite materials were aged in air-circulating ovens at temperatures of 204, 260, 288, 

316, and 343 °C with an airflow maintained at 100 cm3

/min. The laminates were removed 

periodically, allowed to cool in a desiccator, weighed, and either returned to the oven or 

permanently removed for testing. Selected specimens were removed from the aging ovens for 

compression testing at different times during the aging periods. The aging time was considered 

completed when the weight loss exceeded 10 percent. 

 The compression specimens were machined using a water-cooled diamond wheel. The 

specimens that were tested under compression had the nominal dimensions shown in table I. 

All thermally aged specimen dimensions are listed in tables II through VI. Average weight losses 

are listed in table III. All specimens were conditioned at 125 °C for 16 hr before compression 

tests were conducted. All compression tests were performed as specified in Test Method for 

Compressive Properties of Rigid Plastics and were measured as specified in ASTM D695M. The 

crosshead speed was 1.2 mm/min, the test temperature was 23.3 °C, and the relative humidity 

was 50 percent. No end tabs were used. Strain was measured with an extensometer, and moduli 

were measured using strains and loads at 500 and 1500 microstrain. 

 The thickness changes were calculated from measurements made prior to aging and at 

the conclusion of aging. Because the changes that were measured were small, and because 

measurements of the unaged composites were made by a different person than the measurements 

made after aging, some inaccuracies may have been introduced into the data. Neat resin thermal 

and oxidative shrinkage values during long-term aging are presented in reference 4. 

 The layer thickness measurements were made from photomicrographs that were taken using 

differential interference contrast (DIC) to accent the differences in gray tones at the damage 

surface interface with the visibly undamaged core. The final polishing medium used in preparing 

the mounted specimen was a 0.05-μm colloidal silica emulsion. 

 The results of this study were reported in references 1 to 4. In reference 1, the data are 

presented in ksi and Msi units rather than the MPa and GPa units used in this report. 

Concluding Remarks 

 For the development of lightweight materials for aircraft engine components, a study 

was undertaken to investigate the durability of T650ñ35/PMRñ15 polyimide fabric composites 

in a high-temperature atmosphere. This was accomplished by examining the changes in the 

composite during thermal aging. Changes in the compression properties of the specimens during 

aging were measured and analyzed with their physical changes. 

 The data presented here indicate that the compression properties of T650ñ35/PMRñ15 

composites can be correlated with changes in the surface layer, dimensions, and weight loss 

induced by thermal aging. 

 

NASA/TM—2003-211870 3
 These data would be of great value for nondestructive (NDE) monitoring of the degradation 

of both the surface layer and the core material to follow the degradation of the mechanical 

properties of these composite materials. 

 

References 

1. Bowles, Kenneth J.; Roberts, Gary D.; and Kamvouris, John E.: Long-Term Isothermal 

Aging Effects on Carbon Fabric-Reinforced PMR−15 CompositesCompression Strength. 

ASTM Special Technical Publication 1302, 1997, pp. 175−190. 

2. Bowles, Kenneth J.: Thermal and Mechanical Durability of Graphite-Fiber-Reinforced 

PMR−15 Composites. Proceedings of the Third International Conference on Progress in 

Durability Analysis of Composite Systems (NASA TM−113116), K.L. Reifsnider, 

David A. Dillard, and Albert H. Cardon, eds., Balkema, Rotterdam, 1998. 

3. Bowles, K.J.: Predicting the Durability of PMR−15 Composites Aged at Elevated 

Temperatures. Recent Developments in Durability Analysis of Composite Systems, 

Albert H. Cardon, et al., eds., A.A. Balkema, Rotterdam, Netherlands, 2000, pp. 441−446. 

4. Bowles, Kenneth J., et al.: Longtime Durability of PMR−15 Matrix Polymer at 204, 260, 

288, and 316 °C. NASA/TM2001-210602, 2001. 

http://gltrs.grc.nasa.gov/cgibin/GLTRS/browse.pl?2001/TM-2001-210602.html

TABLE I.T650ñ35/PMRñ15 COMPOSITE COMPRESSION 

TEST SPECIMEN NOMINAL DIMENSIONS 

Specimen 

Length, 

cm 

Width, 

cm 

Thickness, 

cm 

Edge area, 

percent 

Tñ3 8.94 10.83 0.13 2.7 

Tñ5 8.94 10.83 .25 5.4 

Tñ12 8.94 10.83 .75 11.9 

Tñ50 4.61 1.80 1.30 50.3 

NASA/TM—2003-211870 4
NASA/TM—2003-211870 5

	






 !" "#%$+ 	 #$% # "#&'()% *"+$(

!

	 &%$+

!

$ ,"--+

!  . 

  

" % )/+)

#

0( &+

#

*--+

("%

     

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 .1 .  11 1..  1.2  1..  1.. 

 .1 21  11 1.  1.  1.  1. 

 .1 .  . . 1 .  .  . 

 1 .  .2 .2 . .2  .2  .2 

 .1 .  ..2 ..  ..  ..  .. 

 .1 . 2 2        

 .1 . 2 11 1  .1  1  .1 

 .1 . 2 2        

 .1 . 2 2 2       

 .1 2. 2 1   1  1  1 

 .12 .  . .  .  .  . 

 .1 2 1  . 2 .  .  2 

 .1 2 1 .        

 .1 21 1 .   12  12  1 

 .1 . 2 .  2 1  1  . 

 .1 . 2  . . 21  21  2. 


  2 2 .        

  2 2         

  2 2         

  2 2         

  2 2 1        

  2 2  .  .  .  . 

  2 2  11  11  11  11 

  2 2         

  2 2         

  2 2         


   2 2. 2  2  2  2 

   2 . .  .  .  . 

   2 2 1  .  .  . 

   2 . .  .  .  . 


 .1  2         

 1   21 2.  2.  2.  2. 

 1   2 2  2 . 2 2 2 2

 12   2. 2.  2. . 2.  2. 

 1.   2. 22  22 2 22  22 

  2. 1   .      

  2.   . 1 .  .  . 

  2.    .      

  2. 1 .  .      

  2.   2 1 2  2  2 

  2. . .  .      

2 1 1 21 . .  .  .  . 

)

	 #$%)%(**!%!()%'(
NASA/TM—2003-211870 6

*"% "'&	





# "#&'()% *"+$(

  2  


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 1.2  1.2  1.2  1.2  1. 2

 1.  1.  1.  1.  1. 

 .1  .1  .1  .2  .1 

 .2  .2  .2  .2  .2 

 ..  ..  ..  ..  .. 

         33333333 3333333

 1  .1  .1  .1  .1 

          

 2         

   1  1  1  . 

 .  .  .  .  . 

 2  2  2  2   

          

 12  12  1  1  1 

 .  .  .  .   

 2.  22  22  22  2 


         33333333 3333333

         33333333 3333333

          

          

          

 .  .  .  .  . 

 11  11  11  11  11 

          

          

          


 2  2  2  2  2  

 .  .  .  .  .  

 1  1  1  1  1  

 .  .  .  .  .  


 1. 2 1 1 .2  .  2  

 2.  2.  2.  2.  2.  

 2  2  2  2 2 2  

 2.  2. 1 2.  2. 2 22  

 22  22  22  22  22  

          

 .  2  2  2  2 

   1  1  1  1 

          

 2  2  2  2   

          

2 .  .  .  .  .  
NASA/TM—2003-211870 7

*"% "'&	





# "#&'()% *"+$(

 2  2 


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 1.  1.  1.  33333333 3333333 33333333 3333333

 1.  1.  121  122  12 

 ..  .2  . . . . . 2

 .1  ..  .2 2 . 1 . .

 .. 2 ..  .2. 2 .2  .. 2

 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

    2  . 33333333 3333333 33333333 3333333

    2  . 1   .

 .  2 2 2 .  .  1

 .  .  . 2 212  2.1 

 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

      2 33333333 3333333 33333333 3333333

     .    2 

 1 2 1 1 1  .  2. 

  2  .   .   

 2 2 2 . 2  .  1 


 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

       33333333 3333333 33333333 3333333

 2  2 1   33333333 3333333 33333333 3333333

 11  1. 1 12  1  1 1

    .   1.  1 .

   11  11  12 . 1 1

      .   1. 1


 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 .  .  . 1 33333333 3333333 33333333 3333333

 .  .  2 .   2 

 .  21  2.  2 1 1 ..


 2 2 1 .   1   1

 3333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 2 1 2  2 1 33333333 3333333 33333333 3333333

 22 2 22  22  22  2 2

 22 . 2  2 . 2 . 2 22

 1 2 1  . . 33333333 3333333 33333333 3333333

 2 2    2 33333333 3333333 33333333 3333333

 1 2 .  2  33333333 3333333 33333333 3333333

    1      

  2        

          

2 2.  2  2 2  .  
NASA/TM—2003-211870 8

*"% "'&	





# "#&'()% *"+$(

$(   . .


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 12  1. 21 1 1 1  1 

 .1 2 .2 2 . . . 11 .2 

 .1 1 .2 2 . . .  .2 

 . 1 .  .  .. 2 . 

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

  1 1   1 33333333 3333333 33333333 3333333

 2.  2.  222 2 22 .2 21 1

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

  1    1 33333333 3333333 33333333 3333333

 2 .    .    

   .   2 .  2 

  2 2   1    


 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 1 22 .2  .  .  22 .

 1 22 .1  .2  .  . .

 1 22 ..  .  .  21 .

 1 . 1  1  .1 1 . 2


 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

    2   1  2 2.

         . 1


    .   12 . 2. 

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 2 1 2  2  2 1 2 .

 2 12 2  2  2  2 

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 .   2    2  12

   . 1 2   22  1.

 1.  1 2 1  1 2 1 1

2 .        . 
NASA/TM—2003-211870 9

*"/'&&	





# "#&'()% *"+$(

22  1 


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 .  3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 .  .. 2 .  . 

 .1  . . .2 1 .2 1

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2 1 22 . 22  2 

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1  3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  1 1 .    2


 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2  . 22 1  2 2

 2   .1 2   

 21  2 2  1  


 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  .    2  .

 2     1  


    21 2. 1  

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2 . 3333333 3333333 2  1 

 2 . 3333333 3333333 2 1 . 

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 . 1  . . 2 

 2    1 1 . 

 .  .  2 .  

2  1 .    2 
NASA/TM—2003-211870 10

	





	 #$% # "#&'()% *"+$(

 . 


 !" "#%$+

!

	 &%$+

!

$ ,"--+

! " % )/+)

#

0( &+

#

*--+

("% 	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 .1 .  111 11 1 11  11  11 1

 .12 .  2  1     111 .

 .12 .  . .  .  .  . 2

 .1 .  .11 .1 1 .1  .1  .1 .

 .1 .  .. .21 2 .2.  .2.  .22 2

 .1 . 2         

 .1 . 2 1 .  .  .  21 

 .1 . . 11 .1  .1  ..  .2 

 .1 . 2 1. .1  ..  ..  .2 

 .1 . . 12 .2  .  .  . 

 .1 . 2 .2 22  2  2  2 

 .1 . 2  1  1  1  1 

 .1 .  .1 . 1 .  .  . 

 .1 21 1 . 1       1

 .1 . 1      11  12 1

 .1 . 1 1 2.  2  2  1 1

 .1 . 2  2 2     . 1

 .1 . 2 .        1


  2 2  2     2  .

  2 2 .      2  1

  2 2  1  1  1 2 . 1

  2 2         .

  2 2         .

  2 2 2 2 . 2  2  2 .

  2 2         .

  2 2 . 21  2.  2.  2. .

  2 2         2

  2 2         2

   2 1        2

   2 1 1  1  1  1 .


   2 2 2  2 2 2  2 .

   2 . 21  21  2. 1 2. 2

   2 1. 1  1 . 1  1 .

   2   .  1    

   2 . .  . 2 .  . .


 ..  2 2 .    2  . .

 1   2 2  2 2 2 . 2 

 1.   . 21  21 . 21 1 21 

 1   21 2.  2.  2. . 2. 

 11 2  21 21  21 2 21 . 2. 

 1   2 2  2 . 2 2 2 

  2.    2      1

  2.   2 2 2   2  1

  2.    2    2  1

  2.   . 2 2   2  1

  2. 1 .  2    2  1

  2. 1 1  2    2  1

  21  .  .    2  1

  2.  2  2    2  .

  2. 1   2      .

2 1. 1 .      1  . 

)

	 #$%)%(**!%!()%'(
NASA/TM—2003-211870 11

*"% "'&	





# "#&'()% *"+$(

  2  


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 1..  1.  1. . 1.  12. 2

 11  11  11  11 2 1.2 2

 .  . 1 .  .1 2 . 

 .1 1 ... . ..2  ..  .. 

 .2 2 .2 2 .2  .2  .1 

 1 .  . 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 2. . 2 . 2 . 2  33333333 3333333

 . . .  .  21  2 

 . . .  .  21  2 

 . 1 21  21  22  . 2

 2 1 1  1   2 2 1

 1 1 .  .  . 2 2 

 .1 . . 2 . . .  . 

 1     2 .   

 1  1  1  .  1 

 .      .   

 2      2 1  

   2     1  


    2 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

    2 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

 .  2 2    2 33333333 3333333

 1  1 . .   . 33333333 3333333

 1  . . .   .  .2

 2  2 . 2  1 .  .

   1 1 .  2 .  .

 22  2 1 2  2  2 2

 1  .  .   .  2

     1  . .  2

         2 2

 1  1  1  .1  . 1


 2  2  2  1 1 33333333 3333333

 22 2 2 . 2  2 ..  

 1 . 1  1  1 .. . 

   1  1 2 2 11 . 

 . . .  .  2. 1 2 


   1 . .  2.   

 2  2 . 2  2  33333333 3333333

 21  2.  2.  2.  22 .

 2.  22  22  22  2 .

 2.  2.  2.  22  2 .

 2 2 2 2 2  2  2 .

      1 1 .  

        . 1 

     1  . .  

        .  1

        . 2 2

        2 1 

         2 

         2 

 1  .  . 1 2   

2    . .    2 
NASA/TM—2003-211870 12

*"% "'&	


44


# "#&'()% *"+$(

 2   2


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1. .. 122  1 . 3333333 3333333 3333333 3333333

 . 2 .1 1 .1  .2  . 

 ..  .2 1 . 22 .  .. 1

 .2  . 1 . 2 . . . .2

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  1  . 1  3333333 3333333 3333333 3333333

    1  . 1 1 11 

   1 1  1  .1 1. 1

 1   1    21  

 .  . . 21.  22 2 22 

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 .   2  1 3333333 3333333 3333333 3333333

    2 21 12 .  1 22

 1   1  1    1

   2. 2  1   . 2


 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 2 . .  .2 3333333 3333333 3333333 3333333

     .  3333333 3333333 3333333 3333333

 12 . .   1 . .2  .1

 11 1 .. 11    2 . .1

   1 . 2 .1 . .2  .

 .  2 .  2  2 . 22


 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2 1   2 . 3333333 3333333 3333333 3333333

    2 2 .2 1 1 3333333 3333333

     2 212  21 3333333 3333333


 2  2 .  1 12 2 . 2

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2  2 1 2 .. 3333333 3333333 3333333 3333333

 2  2 1 2 .1 2  2 

 2  2 1 2 1 .   

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  2 .  1  3333333 333333 3333333 3333333

  2 1 . .  3333333 3333333 3333333 3333333

   1. . .  3333333 3333333 3333333 3333333

   2 2   .   1

  1 .  1 1 2   1

   1 12 . .2    2.

42 1. 2 12  .. . .1  2 1
NASA/TM—2003-211870 13

*"% "'&	


44


5	$(-% *"-)(6/)",+"*&)%)7(*6%) "&8

# "#&'()% *"+$(

    .


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333    

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333    

 22  2 . 2 1    

 22 22 22 1 . 1    

 21 212 1 12 . 2    

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 . 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 1. .2 1 . 1 2.. 21 3333333 3333333

 1 .. .11 22 . 2 . .. 2 .

 2  2  1  1   221

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 11.  11  1.  12  1 2

  22   11 . 1. 2 12 ..

 . 1 111  11  1.. 1 12 


 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 2 2        

 1 .        

 11 1.        

 122         


          

          


  11 1 1     . 1

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

    . 1 2  .  

   . 2  2  .1 2 2

4 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

 3333333 3333333        

          

          

 . 2        

42   ..      .2 
NASA/TM—2003-211870 14

*"/'&&	


44


5	$(-% *"-)(6/)",+"*&)%)7(*6%) "&8

# "#&'()% *"+$(

. 22 


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4      

    

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 12  2 3333333 3333333

 1 1  1.  1

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 2 3333333 3333333 3333333 3333333

 1  1.. . 3333333 3333333

 12 11 1 .. 1 1


      

    


      


 . 2  .2 . 

      

    

4      

42 1 2 . 22 1. 
NASA/TM—2003-211870 15

9	


44
..

	 #$% # "#&'()% *"+$(

 . 


 !" "#%$+

!

	 &%$+

!

$ ,"--+

! " % )/+)

#

0( &+

#

*--+

("% 	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 .1 .  1  1  1    .

 .1 .  . .  . 2 .1  .. 

 .1 .  .1 .  . . .  . 2

 .1 .  .2 .. 2 .2 2 .  . 2

 .1 .  ... ..  ..  ..  .21 2

4 .1 .  .1 .  2.  2.  2 

 .1 .  21 2  2  2   

 .1 .  1 .  .  .  22 

 .1 .  . 2  2  1   

 .1 .  2        

 .1 .  . 2  .  . 2  

 .1 .  . .. 1 .  .  . 

4 .1 21 2 2 .     . 2 

 .1 2. 2 .    2    

 .1 21 2  .  21  22 1 2 

 .1 . 2  1  . 2 . 1 . 

 .1 . . 1 2. 2 2  1 .  


  2 . 2      1  

  2 1       1 1 

  2 1  .  2 2 2   

  2 1  1  . . .  . 

  2 1 1      1  

  2 . 1. 1  1 2 1  1 

  2 . 1 .2  .  . 1 . 

  2 1 .    2  1  

  2 1       .  

  2 1    1  1 . . 

  2 1 1      .  

  2 .  1  1  1 2 1 


   . . 21  21  2. 2 2. 

   1 . 21  2.  2. 2 2. 1

   1  1.  12  12  1 

   1 .1 .2  .  .  . 

   1 1 1  1  1  1 


 .1  1    11  1 2 21 

 1   22 22  22  2  2 

 12   21 2.  2.  2.  2. 

 1 2  . .  . 1 . 1 . .

 11   2 2  2  2  2 1

 1   21 21  2.  2.  2. 

4  .    .    1  

  2.  2  2    1  

  2.   2 2  2    

  2.    . 1 2 .  . 

  21   2 .  2    

  2.   2 2    1  

  21  .  2    .  

  21  2  2    2  

  2.    2    2  

42 1 1 2  .  2  2  1 

)

	 #$%)%(**!%!()%'(
NASA/TM—2003-211870 16

9*"% "'&	


44
..

# "#&'()% *"+$(

  2  2


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 112  11  11  1.2 21 3333333 33333333

 . . . 2 .  .  .. 2

 .1  .2 . . 2 .  . 2

 .  . . .1 2 .2 1 . 2

 .22 1 .2  .2  .2  .1 2

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

   . . 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2  2 . 1   1 3333333 3333333

    2 1   1 2 

 .   2    1  

   1 . 2     

 . . ..  .  .  .2 

4  .   1 1   33333333 33333333

  1 .   1 .  . 

 . .    1    

 2 1 2   1 2  2 

 1 .   . 1    


 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

     3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2    3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  1  . 11  12 2 3333333 3333333

 1 1 .1 . ..  . 2 3333333 3333333

 . 1 .  .  2. 2 2 2

  . 11  1. 1 1 2 .1 1

 1 . 2     2 12 2

 2 1      2 1 

  1     12 . 1 1

 1 1 1  1  .2 . . 


 22  2 2 33333333 33333333 33333333 33333333 3333333 3333333

 2  2 . 2  2  3333333 3333333

 1  1 22 1 . . 1 . 1

 .  . . .  2 1. 2 21

 1  .1 . .2  .  22 21


 1   2      

 2  2  33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333

 22  22  2  2 . 33333333 33333333

 .  .  21  21 21 2. 1.

 2  2  2  2 21 2 12

 2. 2 22  22  2 . 2 11

4   . 2 2    3333333 3333333

  2 1 1 . .  1 3333333 3333333

  .  1  . 1  3333333 3333333

 2 2    .   . 2

  2  1  2 1 1  2

  2  1   11 1 1 22

  2  . 1  2 1  2

      2 2   2

   1  . 2    

42  .    2 .  1 
NASA/TM—2003-211870 17

9*"% "'&	


44
..

# "#&'()% *"+$(

.   1 


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 . . . 1 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 .. .2 . 1. . 1 .  . 

 . .. . 12 .  ..  . 2

 .2 . . 1 .1 2 .  . 

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

  2 2 . 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 2 2  .     1 

  2  .   2   

 .  . 2 . 1 .  . 1

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

     333333 333333 333333 333333 333333 333333

      . .. 1 . 

   1  . . 1 1 .. 

     1 . 21 1 2 


 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 .    333333 333333 333333 333333 333333 333333

 .  21  333333 333333 333333 333333 333333 333333

 1  .2  2 . 1   2

 1  . 11 2 2    2

 .2  . .1 .  . 1  

 21 2 2 2  .   . 1


 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 22  2  333333 333333 333333 333333 333333 333333

  2   1   2 1 .

 2  .    . 2.  .


 .  . .  22 1 .1 2. 1

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 2.  22  333333 333333 333333 333333 333333 333333

 2  2  2 . 2  1 

 2 2 2  2 . 2  2 1

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

  11   333333 333333 333333 333333 333333 333333

   2  333333 333333 333333 333333 333333 333333

 1  .2  333333 333333 333333 333333 333333 333333

 11 11 1  . . 21  2 .

  .1 1 1 .2 . . 2 22 .

 11 . 1  .  . 11 22 1

42 1  2 2  2 . .1  12
NASA/TM—2003-211870 18

9*"/'&&	


44


..

# "#&'()% *"+$(

 2 


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 . . . . 2. 1.

 .  .  22 

 .2 1 .  21 .

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

   1.1 1 1 

   11 .1 1 

 212  2.. 2 2 1.

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333

333333 333333 333333 333333 333333 333333

2   1 . 

2   1 2 

 .    


 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

  2 1 . .1 

     .2 

    . . 11

 . 21 .  2 


 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

  1  1 333333 333333

 . 1  . 333333 333333


 2 . 11 2 1. 1

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 . . 2   

 2 2. 1 .  

4 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 . 1 1 .  

 2 2   1 1

 2 .   2 

42   .  .. 
NASA/TM—2003-211870 19

9	





	 #$% # "#&'()% *"+$(

 . 


 !" "#%$+

!

	 &%$+

!

$ ,"--+

! " % )/+)

#

0( &+

#

*--+

("% 	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 .1 .  11 1. . 121  122  12 

.1 .   11. 1 11 . 11 . 1. .

.1 .  . .2  .  .  . 

.1 .  . .  .  .  . 

.1 .  .1 ..1  ..  ..  .2. 

 .1 . . . 2   2 1 1  

.1 . . 1 .  2 1 .   

.1 . . . 1    1  1 

.1 . . 1 .  22  2  . 

.1 . .  1  .  .  2 

.1 . 2 1 .  2  .   

.1 . 2         

.1 .  . .1 . .  .2  . 

 .1 .     .1  2 . 1 

.1 . 2  .  1  . 2 2 

.1 . 2 .1 2  2   2 1 

.1 . 2 2 .    . .  

.1 . 2  1     2  


  2 2    1 2 . .  

  2 2 .    2  . . 

  2 2     2  .  

  2 2    1 2 2 .  

  2 2  1  2 .  .  

  2 2    11 . 1. . 1 

  2 2 .2 .  . . . 2 2. 

  2 2 .2 .  . . . 2 2. 

  2 2 .    1  2 1. 

  2 2 1. 1  1 1 1 . .1 

  2 2    . 1 2 2  

  2 2    .  2 .  


   2 .1 .2  .  .  . 1

   2 . 21  2  2  2 1

   2 1 1  .1  .1  . 1

   2 . .  .  21  22 1


 .1  2 . .    1  1 

 1   22 22  2  2 1 2 2

 1   22 2  2 1 2 2 2 22

 1.   2. 2.  2  2 . 2 .

 1   21 21  2. 1 22 2 22 

  22  1 1 2 ..  .2  . 2

  2.  1  .      1

  2.    . .  2   1

  21 1   . .  2   

  21 1  2 .      2

  21 1   .  2 .   2

  21    .  2 1  2 2

  21    . . 2 2   2

  21 1   2 . . 2   2

2 1. 1 21 1. ..  .1  . 2 . 

)

	 #$%)%(**!%!()%'(
NASA/TM—2003-211870 20

9*"% "'&	


44


# "#&'()% *"+$(

  2 . 


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 12 2 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 .2  .1  3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 . . . . 21  21 1 2 

 .2  . . .1  .1 2 21. .

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 2. 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2. 2   3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  2  .   12 1 1. 

  2    1 122 . 1 

  2    1 1 .. 11 2

  .   1. 2 12  1 1

 .  21  22  2 1 22 

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2 1 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  1 2 11 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 . 2    1 1  .2 

 2 2 1  1  1  2 2


 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  .1 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

  .. 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 11 . .  3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1 . 2 2 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2 .      21  1.

 2 . 2 . 2 .  .  2

 1 . 2.       

 . . .       1

  2 1  . 2 1 12  1

  21 . 1 2 2 .  . 2


 2 . 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2 . 1 . 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 .       2. 3333333 3333333

 2 1.    1.1  1 3333333 3333333


 2 2 1   1    

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2  3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 2  2  .   2  

 2 1 2  1     

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 11 2 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1  3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

   3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

   11 1 1  22 .  

   .   1 . 1 2 

   1  . . 2 2  

42 .  2.  2.  22  2 
NASA/TM—2003-211870 21

9*"% "'&	





5	$(-% *"-)(6/)",+"*&)%)7(*6%) "&8

# "#&'()% *"+$(

. 2   2


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333  

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333  

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333  

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333  

 222 1 2 .2 2 .1 21 1  

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 1  . . . 2 . 2 2 1

 ..1 2 .  . 21 22 2.  2

 .22  .2 2 .  22 1 2 

 2  . 2 1 1   2 22

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

  1 .  1112  11 1 1.2 


 333333 333333 333333 333333      

 333333 333333 333333 333333      

 333333 333333 333333 333333      

 333333 333333 333333 333333      

 333333 333333 333333 333333      

 333333 333333 333333 333333      

 333333 333333 333333 333333      

 333333 333333 333333 333333      

 1 1        

 . 1        

  .22 2       

  .  .      


          

          


 2 1 1  . 21 . 1  

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333  

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333  

  .  ..  1 1   

    .  1    

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

  2    .  2 2 12

  .  .  2  2.  2

  1  2  2 1 21  1

2 2 2 . .  1.  2  
NASA/TM—2003-211870 22

9*"/'&&	







5	$(-% *"-)(6/)",+"*&)%)7(

*6%) "&8

# "#&'()% *"+$(

1


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

  

  

  

  

 333333 333333

 333333 333333

 333333 333333

 333333 333333

 1 .


  

  


  

  


  

  

  

  

  

2 . 
NASA/TM—2003-211870 23

9	





	 #$% # "#&'()% *"+$(

 . 


 !" "#%$+

!

	 &%$+

!

$ ,"--+

! " % )/+)

#

0( &+

#

*--+

("% 	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

 .1 .  11 12 2 12. . 12  1 

 .1 .  .1 .1  .. 2 .2 . .1 

 .1 . . . 2    . 1  12

 .1 . . . 2     2  1

 .1 . . 2   1   .  1

 .1 . . 2   2     .2

 .1 21 2       .  

 .1 22 2  .  .   .  


  2 2 1    1 1.  1 .

  2 2 2   .     .

  2 2  2      1 ..

  2 2        11 1

  2 2  .   1   2 1

  2 2 1     1. 2 1 1

  2 2       .  12

  2 2  11  1  1 . .2 11

  2 2     1   11 1


   2 .2 .  .  21 1. 2 .

   2 . 2.  2  2 1 . 2.


 .1  2  2    .. 2  1

 1   2. 2.  2  2 . 2 1

 1.   2 2  2  2 . 2 

  2.    .      .1

  2.    .     2 1

  2.   . .   .   1

2 1. 1 .  .   1 1   

)

	 #$%)%(**!%!()%'(
NASA/TM—2003-211870 24

9*"/'&&	


44


5	$(-% *"-)(6/)",+"*&)%)7(*6%) "&8

# "#&'()% *"+$(

    2


 !"

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

	 #$%+

#

	 #$%/*--+

("%

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333  

 .1 2 21 2 2 2. .2 22  

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 1.2  3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 12 . .1  .2 2 2 2 3333333 3333333

 11 .. 1  .1 . .   

4 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333

 . 2  1 11 1 1. 1. 11 .1


 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333  

 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333  

 2 1 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333  

 2 . 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333 3333333  

 . 1    . 21 .  

 1 12    .2 2 1  

 2 1  .  . . .  

  1 1 .  211 2 .  

 2 ..  2  2. . 2  


  1 2 1      

 1 22  1      


 .11  2.  1  2. 1  2

 .   .2  2. 1   

   1 1  .    

4 1 .      .  1

 .1   1  .2  .  

 1  . . 2 12   2 

42 .  2 1 1. .. 1 . 211 2
NASA/TM—2003-211870 25

9:9	


;<44
9=
=


5	$(-% *"-)(6/)",+"*&)%)7(*6%) "&8

;)<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

 .      2 .  . 2 

4             

4             

4             


             


          4   


    2   1      

 2            

4             

42             

;6<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

 .      2 .  . 2 

4   .          

4    .         

4   1          


   .    1   2   


 2  . .      1   


   .    .      

 2 .           

4  2 1       2   

42       .      

;<# "#%!()%'(+..


 !" # "#&'()% *"+$(

 .      2 .  . 2 

4 2  2     .    2 

4       2   1   

4  1  .    1     


  1  1    2  2   


   2 2   .     2 


  2     2      

          .  1. 

4  1     2   2  2 

42    .    2     

;&<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

 .      2 .  . 2 

4       1. 1  . 1 .2 .1

4    2    .     .1

4  2  2     2 1 1  


 . .  .     1  ...  333333


   1     2 . 333333 333333 333333 333333


    2    1   1  21

   2    2     .2 1

4   .     1 .   1 1

42  2         2 . 1.

;<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

 .      2

4 4   2 2 2. 22 333333

4  2 1  .  12 

4  .  2 1 1 1. .1


   1 .2 .1 .2 1. 333333


  12 . .  333333 333333 333333


  2 1    1 2

 . .  . 1 21 1 333333

4   1 12  . 1 1

42 1    1 .. . 2
NASA/TM—2003-211870 26

9>*"% "'&9	


;<
9=
=


5	$(-% *"-)(6/)",+"*&)%)7(*6%) "&8

;)<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

 . 2  1  1   2  

           1 

          2 . 

      2    1  


          .  


           2 


      2    .  

      .     2 

      2      

2           2 

;6<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

 . 2  1  1   2  

      2    11 . 2

          .1  .

          2 1 


    22      . .. ..


          1 . .2


          . 1 2

    .      1 .1 

    .      1  

2      2     . 

;<# "#%!()%'(+..


 !" # "#&'()% *"+$(

 . 2  1  1   2 

  .2  1     1  2

  1  .      21 

      . 1  2  


    1   1.    


  2     2 .. 11  333333


    .  22 .1 1 . 2 1

      .   . 1 

  1  2  2   2 2 .

2    2  2 .1 12   

;&<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

 . 2  1

 1  333333  333333

   12  333333

 1    .


 333333  333333  333333


 333333  333333  333333


 1    

 .  333333  333333

 2  12  333333

2 2    
NASA/TM—2003-211870 27

9>*"/'&&9	


;<
9=
=


;)<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

2     . . 22  1 

   . .   1 2  . .

     2 .2 1 1 .  

  1      2 .  2


  1 2.  1  .  .  1


 11 1  2   2  . 2 


  1  .  .   21 1 

  2 1    2 . 333333 1 

    .  2 12   .2 

2 .       1   

;6<# "#%!()%'(+


 !" # "#&'()% *"+$(

2     . . 22 

  2 .. 11 333333 333333 333333 333333 333333

  . 2 2 . . 1  1

 2 1   1  1 . 1


 .  333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333


 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333


 2 11 1   1 2 .2 

   . 2 .  333333 333333 333333

 1  333333 333333 333333 333333 333333 333333 333333

2 1      2 22 
NASA/TM—2003-211870 28

9>9

9

+0==
+0
=


9=
=


;)<=")#&

# "#

&'()% *"+

*!(-- *"

-%("#%$+

*!(-- *"

!*&'/'-+


 !"

$( )


%)"&)(&

&? )% *"

*@@  "%

*@

?)( )% *" 
)


%)"&)(&

&? )% *"

*@@  "%

*@

?)( )% *"


%() ")%

@) /'(


%)"&)(&

&? )% *"

*@@  "%

*@

?)( )% *"

   1  22.  .   

  1 2  2.   .  2

   2  21   .  2

  1 2  .     

  21 2  1     

  1 1  .1  2   .

  .  2. .  2   .

  2  2 2  2   

  1 21  1 .    .

  22    . 1   22

  1 1 1 1.  . 333333 333333 333333

;6<# "#%!()%'(+

  2 2  21 1  2  

 . 1 .  .. 1    

 22 2 .  2..     

  .2 1   1 1   

  2 2.  2 2    

      . 1   

   .2  1   2  

  .. 1 . 1 12    22

  2. . . .  .   22

 . 22   .2     .

 22  2.1  . 2 2   2

  2  . .2  1 333333 333333 333333

;<# "#%!()%'(+

  212.   2. 2    1

  2 .  12     

  1.2 .  2 .    

  2 .    2   

  2 2 . 2. .    22

  2..   ..     

   . . .2 2    1

   .  2   2  .

 22   1 11 .    2

  2. .  22.     2

 . .1        

 22 2 11 2 .  1   

  12. .  1   333333 333333 333333

  1 .2 2 .  1 333333 333333 333333

  ..2  2    333333 333333 333333

;&<# "#%!()%'(+..

  21 .  2  2   

  12. .  2 2    

  11 11 2 2 2  2  

  .1 1 . 1 2    

  .  .  . 2   .

  21 1       1

  2 . 12 2 1 1 1  

  21   2     .

  22 21 2 .  1   22

  11 ..  11. 2 1 333333 333333 333333

  2   11.   333333 333333 333333

  22 1.  .   333333 333333 333333
NASA/TM—2003-211870 29

9>*"/'&&

9

+0==
+0
=


9=
=


;<# "#%!()%'(+

# "#

&'()% *"+

*!(-- ?

-%("#%$+

*!(-- *"

!*&'/'-+


 !"

$( )


%)"&)(&

&? )% *"

*@@  "%

*@

?)( )% *" 
)


%)"&)(&

&? )% *"

*@@  "%

*@

?)( )% *"


%() ")%

@) /'(


%)"&)(&

&? )% *"

*@@  "%

*@

?)( )% *"

    2 2 2.     1

   . .1  11 2  .  

        .   

    .. . 11 .    

   .1. . 1 2 .    

   . 2  1 2    

   2.. 2 2      

   .   21  2   

  2 2 11 1 2 2  1  

   1   2     

   .1 .1   2 1   

  1 . .   1 .   .

   .1   11   3333333 3333333 3333333

   . .2  1 . 1 3333333 3333333 3333333

  2 .   .1 2 2 3333333 3333333 3333333

;@<# "#%!()%'(+

   222   2..     

   12 2 2 2 2    

   21 2  1  1   

  2 .1 2  .1   3333333 3333333 3333333
NASA/TM—2003-211870 30

A:9



0	


444


9=
=


;)<4- !"

# "#%!()%'(+

  .. 

# "#

&'()% *"+

$(

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

  2..  2..  2..  2..

     2   

.        

   .  2   

        .

       

 333333  333333  333333  333333 

 333333  333333  333333  333333 

       1. 

2     .  1 

. 333333  333333  333333   

       

      12. . 

. 333333  333333  333333  1 

2 333333  333333  2  .2 

 333333  333333  333333  .1 

 333333  333333  333333  1 

       

. 333333  333333  .2  333333 

2 333333  333333  333333  333333 

    212. 1 11 333333 

1 333333  333333  333333  333333 

   2     

       

1 333333  333333    333333 

 333333  333333    333333 

 333333  333333  1  333333 

2   11    333333 

 1 2 .  2  333333 

       

   2  333333  333333 

2     333333  333333 

   2  333333  333333 

 .  ..  333333  333333 

 .  11 2 333333  333333 

       

   333333  333333  333333 

.   333333  333333  333333 

. 1 1 333333  333333  333333 

22 2 2 333333  333333  333333 

       

   333333  333333  333333 

1 .  333333  333333  333333 

 .  333333  333333  333333 
NASA/TM—2003-211870 31

A:*"% "'&9



0	


444


9=
=


;6<4- !"

# "#%!()%'(+

  ..  

# "#

&'()% *"+

$( 	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

  12.  12.  12.  12.  12.

          

.         2 

      21  .1. 1 222

   .    2 .  12

         

 333333  333333  333333  333333  . 

 333333  333333  333333  333333   

    2 2   2.. 12 21

2       .   

. 333333  333333  333333    333333 

         

  .2  2 1 .1  . 333333 

. 333333  333333      333333 

2 333333  333333      333333 

 333333  333333    .1  333333 

 333333  333333      333333 

         

. 333333  333333  1  333333  333333 

2 333333  333333  333333  12 2 333333 

  2  2.. . . 333333  333333 

1 333333  333333  333333  333333  333333 

       333333  333333 

         

1 333333  333333    333333  333333 

 333333  333333    333333  333333 

 333333  333333    333333  333333 

2 2  .1  21  333333  333333 

 .     21 333333  333333 

         

 333333  .  333333  333333  333333 

2     333333  333333  333333 

   .  333333  333333  333333 

   2  333333  333333  333333 

   2  333333  333333  333333 

         

 2  . 1 333333  333333  333333 

. .2  .  333333  333333  333333 

. 1  1  333333  333333  333333 

22 1    333333  333333  333333 

 .  1  333333  333333  333333 

         

1   333333  333333  333333  333333 

   333333  333333  333333  333333 
NASA/TM—2003-211870 32

A:*"% "'&9



0	


444


9=
=


;<4- !"

  ..  # "#

&'()% *"+

$( 	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

  21  21  21  21

        

.     1  2 

   1     

     .  2 1

       

 333333  333333  333333  333333 

 333333  333333  333333  333333 

        .1

2     1   

. 333333      2 

       

      21 1 

. 333333  333333  333333  1 

2 333333  333333     

 333333  333333  333333   

 333333  333333  333333  1 

       

. 333333  333333    333333 

2 333333  333333  333333   

      22 333333 

1 333333  333333  333333  . .

 2    .  333333 

       

1 333333  333333  1  333333 

 333333  333333    333333 

 333333  333333  2  333333 

2 1  2    333333 

  2. 1 2.   333333 

       

 333333    333333  333333 

2   2  333333  333333 

 1  1  333333  333333 

     333333  333333 

     333333  333333 

       

  .. 1  333333  333333 

.     333333  333333 

.  22 1 .1 333333  333333 

22 2  . 2 333333  333333 

 .  1  333333  333333 

       

1   333333  333333  333333 

 2  333333  333333  333333 
NASA/TM—2003-211870 33

A>*"/'&&9



0	





9=
=


;&<- !"

# "#%!()%'(+

 ..  

# "#

&'()% *"+

$(

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

	 #$%/*--+

("%


%("#%$+

)

  1  1  1  1

        

. 2  1     

 1    . .1 1 

       

      . 12 

        

       . 

   2    1 

       

2     1  1 .1

.     .   

 2  2 11    

.        

       

2   2  1   

     1   

     2   

.   1     

       

2     12 .  

 . 122 2 2    

1        

   2     

       

1        

        

   2     

2 1  2     

       

  1 .     

        

2 1       
NASA/TM—2003-211870 34

A>9

0==
0	





9=
=


;)<- !"

# "#%!()%'(+

  ..  

# "#

&'()% *"+

$(

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

  21  21  21  21 

         

.         

   .  2   2. 

        11 2

        

         

         2.

       1.  22

2         

.         

        

      2 .  

.       1  

2     2  .2  

       .1  

       1 11 

        

.     .2    

2         

    2. 1 2   

1         

   2      

        

1         

         

     1    

2   11      

 1 21 .  2    

        

   2      

2         

   2      

 .  ..      

 .  11 12     

        

         

.         

. 1 ..       

22 2 2..       

         

        

1 .        

 .        
NASA/TM—2003-211870 35

A>*"% "'&9

0==
0	





9=
=


;6<- !"

# "#%!()%'(+

  ..  

# "#

&'()% *"+

$(

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%/*--+

("%

*&'/'-+


)

  1  1  1  1  1

 33333         

.  1       2 

      2  2 1 21

   .    2   2

         

     33333    . 

     33333     

     2    12 

2       .   

. 33333  33333  33333    33333 

         

    2. 1 1  21 33333 

. 33333  33333  33333    33333 

2 33333  33333      33333 

 33333  33333  33333  .1  33333 

 33333  33333  33333    33333 

         

. 33333  33333  1  33333  33333 

2 33333  33333  33333  12 2 33333 

  1  1 .  33333  33333 

1 33333  33333  33333  33333  33333 

       33333  33333 

         

1 33333  33333    33333  33333 

 33333  33333    33333  33333 

 33333  33333    33333  33333 

2 2  .1  21  33333  33333 

 .   .2   33333  33333 

         

 33333  .  33333  33333  33333 

2     33333  33333  33333 

   .  33333  33333  33333 

   2  33333  33333  33333 

   2  33333  33333  33333 

         

 2 1. . 2 33333  33333  33333 

. .2  .  33333  33333  33333 

. 1  1  33333  33333  33333 

22 1   11 33333  33333  33333 

 .  1  33333  33333  33333 

         

1   33333  33333  33333  33333 

   33333  33333  33333  33333 
NASA/TM—2003-211870 36

A>*"% "'&9

0==
0	





9=
=


;<- !"

# "#%!()%'(+

  ..  

# "#

&'()% *"+

$(

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%

/*--+

("%

  12  12  12  12 

         

.     1  2  .

   1      

     .  2 2 2

        

 333333  333333  333333  333333  1

 333333  333333  333333  333333  1

         1.

2     1    .1

. 333333  333333  333333  2  333333

        

      2 1  333333

. 333333  333333  333333  1  333333

2 333333  333333      333333

 333333  333333  333333    333333

 333333  333333  333333  1  333333

        

. 333333  333333    333333  333333

2 333333  333333  333333    333333

      . 333333  333333

1 333333  333333  333333  .  333333

 2    .  333333  333333

        

1 333333  333333  1  333333  333333

 333333  333333    333333  333333

 333333  333333  2  333333  333333

2 1  2    333333  333333

  . 1 22.   333333  333333

        

 333333    333333  333333  333333

2   2  333333  333333  333333

 1  1  333333  333333  333333

     333333  333333  333333

     333333  333333  333333

        

  1 1  333333  333333  333333

.     333333  333333  333333

.  .2 1  333333  333333  333333

22 2 . . . 333333  333333  333333

 .  1  333333  333333  333333

        

1   333333  333333  333333  333333

 2  333333  333333  333333  333333
NASA/TM—2003-211870 37

A>*"/'&&

0==
0	





9=
=


;&<- !"

# "#%!()%'(+

 ..  

# "#

&'()% *"+

$(

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

	 #$%

/*--+

("%

*&'/'-+


)

  1.  1.  1.  1.

        

. 2  1     

 1    . 11 1 

      1 12 

       

 33333  33333  33333   

 33333  33333  33333  . 

   2    1 

2     1  1 2

. 33333  33333  .  33333 

       

 2  2 11.   33333 

. 33333  33333    33333 

2 33333  2  1  33333 

 33333  33333  1  33333 

 33333  33333  2  33333 

     

. 33333  1  33333  33333 

2 33333  33333  12 .1 33333 

 . 1 2 11. 33333  33333 

1 33333  33333  33333  33333 

   2  33333  33333 

       

1 33333    33333  33333 

 33333    33333  33333 

 33333  2  33333  33333 

2 1  2  33333  33333 

  . . . 33333  33333 

       

   33333  33333  33333 

2 1  33333  33333  33333 

   33333  33333  33333 
NASA/TM—2003-211870 38

A>99=




00==



9=
=


;)<- !"

# "#%!()%'(+

  .. 

# "#

&'()% *"+

$(


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)

 2.. 21 2.. 21 2.. 21 2.. 21

        

.        

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333  2.

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333 .. 11

       

        

        

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333  

2        

.        

       

 33333333 3333333 33333333 3333333 12. 2 33333333 3333333

.        

2        

        

 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333  .1

       

.        

2        

 33333333 3333333 212. 2. 11 2 33333333 3333333

1        

        

       

1        

        

        

2        

 2 21 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

       

        

2        

        

        

 33333333 3333333 2 12 33333333 3333333 33333333 3333333

       

        

.        

. 1 . 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333

22 2 2.. 33333333 3333333 33333333 3333333 33333333 3333333
NASA/TM—2003-211870 39

A>*"% "'&99=




00==



9=
=


;6<- !"

# "#%!()%'(+

  ..  

# "#

&'()% *"+

$(


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)

 12. 1 12. 1 12. 1 12. 1 12. 1

          

.          

 33333333 33333333 33333333 33333333 21 2 .1. 2 222 21

 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 . 1 12 2

         

          

          

 33333333 33333333 2  33333333 33333333 2..  21 

2          

.          

         

 .2  2 2. .1 1 . 21 33333333 33333333

.          

2          

          

          

         

.          

2 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 2 2 33333333 33333333

 2 2 2.. 1 .  33333333 33333333 33333333 33333333

1          

          

         

1          

          

          

2          

    .2 21  33333333 33333333 33333333 33333333

         

          

2          

          

          

          

         

  1  2 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333

.          

.          

22 33333333 33333333  11 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333
NASA/TM—2003-211870 40

A>*"% "'&99=




00==



9=
=


;<- !"

# "#%!()%'(+

  .. 

# "#

&'()% *"+

$(


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

 21 12 21 12 21 12 21

       

.       

       

 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 1

      

       

       

 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 .1

2       

.       

      

 33333333 33333333 33333333 33333333 21 2 33333333

.       

2       

       

       

      

.       

2       

 33333333 33333333 33333333 33333333 22 . 33333333

1 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333 .

       

      

1       

       

       

2       

 2. . 2. 22. 33333333 33333333 33333333

      

       

2       

       

       

       

      

 .. 1 33333333 33333333 33333333 33333333 33333333

.       

. 22 .2 .1  33333333 33333333 33333333

22  . 2 . 33333333 33333333 33333333
NASA/TM—2003-211870 41

A>*"/'&&99=






00==



9=
=


;&<- !"

# "#%!()%'(+

 .. 

# "#

&'()% *"+

$(


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

*&'/'-+


)


%("#%$+

)

 1 1. 1 1. 1

     

.     

 33333333 33333333 .1 12 33333333

    

 33333333 33333333 . 1 33333333

     

     

     

    

2 33333333 33333333 33333333 33333333 .1

.     

 11 11. 33333333 33333333 33333333

.     

    

2     

     

     

.     

    

2 33333333 33333333 . .1 33333333

 2 11. 33333333 33333333 33333333

1     

     

    

1     

     

     

2     

    

 22 . 33333333 33333333 33333333
NASA/TM—2003-211870 42

A>
B



	



 !" # "#

%!()%'(+



# "#

&'()% *"+

$(


$( ",)#+

("%

  . 2

   1

   

   1

 .. 21 

   .

   2

   2

 ..  

 .. .1 

   .

 

  2 )1

  2 

  2 )

  2 )22

   )2

   

 2

  . 2

  22 2

   2

  . 

  22 2

   

  1 1

   

   

   

   

   1

   2.

 ..  2.

  2 )

  2 )2


   .

)


'(@)@ 6(-7(6)(
NASA/TM—2003-211870 43

A
=C0

5	$(-% *"-)(6/)",+

"*&)%)7(*6%) "&8

# "#

%!()%'(+

D

# "#

&'()% *"+

$(


 !"

$ ,"--*@

-'(@)&)!)#+

!


%("#%$+

@()% *"*@'")#&-%("#%$

       

      

   2  11  

   .  12  

    2 .. . 

     

 .  ..1

 .  ..1   2 

       

       

    2   .

     

       

    2   

 .  .  

  
 

..       

     

       

   1  1  .

   2 . 1  2

       

     1.  1

       

   1  . 1 

  
 11  

   2.  1  

 2  .    

   1  

   1

   .2

A9



=




09=

0=


# "#%!()%'(+

  .. 

# "#

&'()% *"+

$(

!6 "%

%!()%'(


/)--%()"- % *"%!()%'(+

  333 333 333 333

  333 333 333 333

  333 333 333 333

 333 333 333 333 .

 333 333 333 1 

 333 .   1

 333  333  333

 333   333 333
NASA/TM—2003-211870 44 Weight loss, percent

0.30

0.25

0.15

0.05

0.20

0.10

2000 3000 4000 5000 6000

Aging duration, hr

0 1000

(a)

Weight loss, percent

(b)

–0.05

0.00

7

6

5

4

2

0

3

1

10 000 15 000 20 000 25 000 30 000

Aging duration, hr

0 5000

–1

GE

E

GP

T–3

T–50

GC

T–12

T–5

T–67

Specimen

GE

GC

T–3

E

T–50

T–5

T–12

GP

T–67

Specimen

Figure 1.—Weight loss as function of aging at 204 °C for T–650–35/PMR–15 composites.

 (a) Short aging times. (b) Long aging times.
NASA/TM—2003-211870 45 Weight loss, percent

1.0

0.6

0.7

0.8

0.9

0.4

0.2

0.5

0.3

1000 1500 2000 2500

Aging duration, hr

0 500

(a)

Weight loss, percent

(b)

0.0

0.1

16

14

12

10

6

2

8

4

10 000 15 000 20 000 25 000

Aging duration, hr

0 5000

0

GE

E

GC

T–3

T–50

T–5

GP

T–12

T–67

Specimen

GE

GC

T–3

T–50

E

T–5

T–12

GP

T–67

Specimen

Figure 2.—Weight loss as function of aging at 260 °C for T–650–35/PMR–15 composites.

 (a) Short aging times. (b) Long aging times.
NASA/TM—2003-211870 46 Weight loss, percent 0.6

0.7

0.8

0.9

0.4

0.2

0.5

0.3

300 700 400 500 600 800

Aging duration, hr

0 100 200

(a)

0.0

0.1

GE

E

T–3

GC

T–50

T–5

GP

T–12

T–67

Specimen

Weight loss, percent

(b)

12

10

6

2

8

4

2000 3000 4000 5000 6000

Aging duration, hr

0 1000

0

GE

GC

T–50

E

T–3

T–5

T–67

T–12

GP

Specimen

Figure 3.—Weight loss as function of aging at 288 °C for T–650–35/PMR–15 composites.

 (a) Short aging times. (b) Long aging times.
NASA/TM—2003-211870 47 Weight loss, percent

2.0

2.5

1.5

1.0

150 200 250 300

Aging duration, hr

0 50 100

(a)

0.0

0.5

GE

E

T–3

GC

T–5

GP

T–12

T–50

T–67

Specimen

Weight loss, percent

(b)

16

14

12

10

6

2

8

4

1000 1500 2000 2500

Aging duration, hr

0 500

0

GE

GC

E

T–3

T–50

T–5

T–12

GP

T–67

Specimen

Figure 4.—Weight loss as function of aging at 316 °C for T–650–35/PMR–15 composites.

 (a) Short aging times. (b) Long aging times.
NASA/TM—2003-211870 48 Weight loss, percent

2.0

2.5

3.5

3.0

1.5

1.0

150 200 250 300

Aging duration, hr

0 50 100

(a)

–0.5

0.5

0.0

GE

E

GC

T–3

T–5

T–50

T–12

GP

T–67

Specimen

Weight loss, percent

(b)

14

12

10

6

2

0

8

4

200 300 400 500 600 700 800

Aging duration, hr

0 100 –2

GE

GC

T–3

E

T–5

T–50

T–12

GP

T–67

Specimen

Figure 5.—Weight loss as function of aging at 343 °C for T–650–35/PMR–15 composites.

 (a) Short aging times. (b) Long aging times.
NASA/TM—2003-211870 49

204

260

288

316

Aging

temperature,

°C

Compression strength, MPa

800 000

700 000

600 000

500 000

400 000

300 000

200 000

100 000

8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0

Figure 6.—Compression strength of T–3 specimens as function of aging.

204

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C

Compression strength, MPa

800 000

700 000

600 000

500 000

400 000

300 000

200 000

100 000

8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0

Figure 7.—Compression strength of T–5 specimens as function of aging.
NASA/TM—2003-211870 50 Compression strength, MPa

800 000

700 000

600 000

500 000

400 000

300 000

200 000

100 000

8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0

Figure 8.—Compression strength of T–12 specimens as function of aging.

204

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C

Compression strength, MPa

700 000

600 000

500 000

400 000

300 000

200 000

100 000

8000 10 000 12 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0

Figure 9.—Compression strength of T–50 specimens as function of aging.

204

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C
NASA/TM—2003-211870 51 Compression modulus, GPa

80

70

60

50

40

30

20

10

8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0

Figure 10.—Compression modulus of T–3 specimens as function of aging.

204

260

288

316

Aging

temperature,

°C

Compression modulus, GPa

80

70

60

50

40

30

20

10

8000 10 000 12 000 14 000 16 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0

Figure 11.—Compression modulus of T–5 specimens as function of aging.

204

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C
NASA/TM—2003-211870 52 Compression modulus, GPa

80

70

60

50

40

30

20

10

8000 10 000 16 000 12 000 14 000 20 000 18 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0

Figure 12.—Compression modulus of T–12 specimens as function of aging.

204

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C

Compression modulus, GPa

80

70

60

50

40

30

20

10

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

0

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C

Figure 13.—Compression modulus of T–50 specimens as function of aging.

Aging duration, hr
NASA/TM—2003-211870 53 Compression strength, MPa

700

600

500

400

300

200

100

8 10 12

Weight loss, percent

0 2 4 6

0

204

260

288

316

Aging

temperature,

°C

Figure 14.—Compression strength of T–3 specimens as function of weight loss after

 aging at various temperatures.

Figure 15.—Compression strength of T–5 specimens as function of weight loss after

 aging at various temperatures. Compression strength, MPa

700

800

600

500

400

300

200

100

8 10 12

Weight loss, percent

0 2 4 6

0

204

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C
NASA/TM—2003-211870 54

Figure 16.—Compression strength of T–12 specimens as function of weight loss after

 aging at various temperatures. Compression strength, MPa

700

800

600

500

400

300

200

100

7 8 9

Weight loss, percent

0 1 2 3 4 5 6

0

204

260

288

316

Aging

temperature,

°C

Compression strength, MPa

700

600

500

400

300

200

100

10 12

Weight loss, percent

0 2 4 6 8

0

260

288

316

343

Aging

temperature,

°C

Figure 17.—Compression strength of T–50 specimens as function of weight loss after

 aging at various temperatures.
NASA/TM—2003-211870 55 Shrinkage, percent

4.5

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0.0

Figure 18.—Shrinkage of T–650–35/PMR–15 composite specimens with aging at 204 °C.

T–3

T–5

T–12

T–50

G

E

Specimen

Shrinkage, percent

4.5

5.0

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000 20 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0.0

Figure 19.—Shrinkage of T–650–35/PMR–15 composite specimens with aging at 260 °C.

T–3

T–5

T–12

Specimen
NASA/TM—2003-211870 56 Shrinkage, percent

6

7

5

4

3

2

1

4000 5000 6000 7000 8000 9000 10 000

Aging duration, hr

0 1000 2000 3000

0

T–3

T–5

T–50

Specimen

Figure 20.—Shrinkage of T–650–35/PMR–15 composite specimens with aging at

 288 °C.

Shrinkage, percent

6

5

4

3

2

1

1000 1500 2000 2500

Aging duration, hr

0 500

0

Figure 21.—Shrinkage of T–650–35/PMR–15 composite specimens with aging at

 316 °C.

T–3

T–5

T–12

E

Specimen
NASA/TM—2003-211870 57 Shrinkage, percent

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

Aging duration, hr

0.0 0.5

0.0

T–5

T–12

T–50

Specimen

Figure 22.—Shrinkage of T–650–35/PMR–15 composite specimens with aging at

 343 °C.

Thickness, cm

0.10

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

8000 10 000 12 000 14 000 16 000 18 000

Aging duration, hr

0 2000 4000 6000

0.00

Figure 23.—Surface layer thickness of T–650–35/PMR–15 composite specimens as

 function of aging at 204 °C.

T–12

T–50

E

Specimen
NASA/TM—2003-211870 58 Thickness, cm

0.07

0.06

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

6000 8000 10 000 12 000 14 000 16 000

Aging duration, hr

0 2000 4000

0.00

T–5

T–50

E

G

Specimen

Figure 24.—Surface layer thickness of T–650–35/PMR–15 composite specimens as

 function of aging at 260 °C.

Thickness, cm

0.014

0.012

0.010

0.008

0.006

0.004

0.002

1500 2000 2500

Aging duration, hr

0 500 1000

0.000

T–50

E

Specimen

Figure 25.—Surface layer thickness of T–650–35/PMR–15 composite specimens as

 function of aging at 288 °C.
NASA/TM—2003-211870 59 Thickness, cm

0.10

0.09

0.08

0.07

0.06

0.04

0.02

0.05

0.03

1200 1400 1600 1800 2000

Aging duration, hr

0 200 800 400 600 1000

0.00

0.01

Figure 26.—Surface layer thickness of T–650–35/PMR–15 composite specimens as

 function of aging at 316 °C.

T–3

T–5

T–12

G

Specimen

Thickness, cm

0.045

0.040

0.035

0.030

0.020

0.010

0.025

0.015

200 300 400 500 600

Aging duration, hr

0 100

0.000

0.005

Figure 27.—Surface layer thickness of T–650–35/PMR–15 composite specimens as

 function of aging at 343 °C.

T–3

T–50

Specimen
This publication is available from the NASA Center for AeroSpace Information, 301–621–0390.

REPORT DOCUMENTATION PAGE

2. REPORT DATE

19. SECURITY CLASSIFICATION

 OF ABSTRACT

18. SECURITY CLASSIFICATION

 OF THIS PAGE

Public reporting burden for this collection of information is estimated to average 1 hour per response, including the time for reviewing instructions, searching existing data sources,

gathering and maintaining the data needed, and completing and reviewing the collection of information. Send comments regarding this burden estimate or any other aspect of this

collection of information, including suggestions for reducing this burden, to Washington Headquarters Services, Directorate for Information Operations and Reports, 1215 Jefferson

Davis Highway, Suite 1204, Arlington, VA 22202-4302, and to the Office of Management and Budget, Paperwork Reduction Project (0704-0188), Washington, DC 20503.

NSN 7540-01-280-5500 Standard Form 298 (Rev. 2-89)

Prescribed by ANSI Std. Z39-18

298-102

Form Approved

OMB No. 0704-0188

12b. DISTRIBUTION CODE

8. PERFORMING ORGANIZATION

 REPORT NUMBER

5. FUNDING NUMBERS

3. REPORT TYPE AND DATES COVERED

4. TITLE AND SUBTITLE

6. AUTHOR(S)

7. PERFORMING ORGANIZATION NAME(S) AND ADDRESS(ES)

11. SUPPLEMENTARY NOTES

12a. DISTRIBUTION/AVAILABILITY STATEMENT

13. ABSTRACT (Maximum 200 words)

14. SUBJECT TERMS

17. SECURITY CLASSIFICATION

 OF REPORT

16. PRICE CODE

15. NUMBER OF PAGES

20. LIMITATION OF ABSTRACT

Unclassified Unclassified

Technical Memorandum

Unclassified

National Aeronautics and Space Administration

John H. Glenn Research Center at Lewis Field

Cleveland, Ohio 44135–3191

1. AGENCY USE ONLY (Leave blank)

10. SPONSORING/MONITORING

 AGENCY REPORT NUMBER

9. SPONSORING/MONITORING AGENCY NAME(S) AND ADDRESS(ES)

National Aeronautics and Space Administration

Washington, DC 20546–0001

Available electronically at http://gltrs.grc.nasa.gov

February 2003

NASA TM—2003-211870

E–13552

WBS–22–708–31–13

65

Long-Term Isothermal Aging Effects on Weight Loss, Compression Properties,

and Dimensions of T650–35 Fabric-Reinforced PMR–15 Composites—Data

Kenneth J. Bowles, Luis Tsuji, John Kamvouris, and Gary D. Roberts

Polymers; Composites; Durability; Physical and mechanical properties

Unclassified -Unlimited

Subject Category: 24 Distribution: Nonstandard

Kenneth J. Bowles and Gary D. Roberts, NASA Glenn Research Center; Luis Tsuji, Massachusetts Institute of

Technology, Cambridge, Massachusetts 02139–4307; John Kamvouris, University of Akron, Akron, Ohio 44325–0002.

Responsible person, Kenneth J. Bowles, organization code 5150, 216–433–3197.

A cooperative program was conducted with the General Electric Aircraft Engines plant in Evendale, Ohio, to study

the effects of long-term isothermal aging at elevated temperatures on compression and thermal durability properties

of T650–35 fabric-reinforced PMR–15 composites. This degradation study was conducted over an approximate time

period of 3 1/2 yr. The aging temperatures were 204, 260, 288, 316, and 343 °C. Specimens of different dimensions

were evaluated. Specimens with ratios of the cut edge to total surface area of 0.03 to 0.89 were fabricated and aged.

The aged and unaged specimens were tested in compression as specified in Test Method for Compressive Properties of

Rigid Plastics (ASTM D695M). Thickness changes, degraded surface layer growth, weight loss, and failure modes were

monitored and recorded. All property changes were thickness dependent.