航天飛行新材料的應(yīng)用介紹

新材料在航天器材的應(yīng)用小組成員XXX、XXX、XX、XXXXXF-18戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)用復(fù)合材料的飛機(jī)TAG公司推出全復(fù)合材料機(jī)體無人直升機(jī)

1.新材料之碳/碳纖維復(fù)合材料（CFRP）

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。

CFRP的特性(1)密度小(2)比強(qiáng)度、比模量高(5)抗振性能好(3)設(shè)計上的先進(jìn)性(4)良好的抗疲勞特性(6)高溫性能好(7)破損安全性高(8)易于大面積整體成形CFRP在運載火箭方面的應(yīng)用CFRP在運載火箭方面,由于具有耐高溫比強(qiáng)度高和比模量高等力學(xué)特性,常被應(yīng)用在火箭的排氣錐體發(fā)動機(jī)的蓋殼體燃燒室發(fā)動機(jī)噴管喉襯擴(kuò)散段以及整流罩等部位。目前,運載火箭上所采用的CFRP件在質(zhì)量上比鋁合金構(gòu)件節(jié)省約10%～25%。CEP火箭有效載荷整流罩CFRP在衛(wèi)星天線中的應(yīng)用天線是任何衛(wèi)星都不可缺少的星載設(shè)備，它一般均安裝于衛(wèi)星外表面，當(dāng)觀察一顆衛(wèi)星時，天線往往是最容易看到的部分，不同用途的衛(wèi)星通常需要不同用途的天線，即便同一顆衛(wèi)星，為了完成不同的功能要求，往往需要多種天線，如美國［14］ACTS1衛(wèi)星(如圖所示)上包含著各種用途的反射天線接收天線遙控天線和波段全向天線等。衛(wèi)星上安裝的大型拋物面天線等強(qiáng)方向天線要求在溫度急劇變化的空間環(huán)境中仍然能夠保持穩(wěn)定的外形，這就需要采用線膨脹系數(shù)極小的材料。CFRP料，即具有較好的熱穩(wěn)定性由于的可設(shè)計性，可以通過選擇碳纖維的單層鋪設(shè)角鋪層比和鋪層順序來獲得拋物面天線所要求的剛度強(qiáng)度以及極小的線膨脹系數(shù)大型拋物面天線一般CFRP采用高強(qiáng)度和高剛度的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，能承受主動段的靜動力載荷，以及良好的微波反射特性等2、新材料之陶瓷陶瓷基復(fù)合材料新型陶瓷材料結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)陶瓷纖維陶瓷陶瓷基復(fù)合材料

1.定義：陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。2.優(yōu)點：耐高溫、高強(qiáng)度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等3.缺點：具有脆性4.應(yīng)用：航天航空器、火箭發(fā)動機(jī)、導(dǎo)彈、未來航空發(fā)動機(jī)及其材料陶瓷基復(fù)合材料在導(dǎo)彈中的具體應(yīng)用

C／C復(fù)合材料作為燒蝕材料早在70年代就被用于洲際導(dǎo)彈彈頭的端頭帽、導(dǎo)彈的噴管和鼻錐。Rockwell國際公司的Roeketdyne公司為戰(zhàn)略防御計劃的動力殺傷武器研制了迄今世界上推重比最高、由c／c制造的發(fā)動機(jī)。目前正在研制的超音速戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈采用同種燃燒室和噴管組合成固體火箭沖壓式發(fā)動機(jī)，對發(fā)動機(jī)能夠允許的形狀變化提出了更高要求，為此需要采用c／c或陶瓷復(fù)合材料。超音速和低高音速飛行的導(dǎo)彈面臨氣動加熱和侵蝕的環(huán)境也宜使用陶瓷復(fù)合材料。石英、Al203和耐高溫玻璃是當(dāng)前用于作戰(zhàn)導(dǎo)彈天線罩的代表材料。為克服高超音速導(dǎo)彈在幾秒內(nèi)迅速加熱到馬赫數(shù)大約為5時而突然產(chǎn)生瞬時特別大的溫度和熱應(yīng)力。更需發(fā)展高性能CMC。陶瓷材料既是最古老的傳統(tǒng)材料，又是最年青的近代研究成果。它和金屬材料、高聚物材料一起構(gòu)成了工程材料三大支柱。隨著陶瓷脆性的克服，陶瓷材料潛在性能優(yōu)勢的開發(fā)，必將為航天航空工業(yè)的發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。必須的?。?！

其它用作先進(jìn)航天系統(tǒng)及武器結(jié)構(gòu)等的一些新材料(1)樹脂基復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度和剛度高、阻尼大的特點，主要用于先進(jìn)載人航天器、空間站和固體發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)件，是航天領(lǐng)域中用量較多的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。與常規(guī)金屬材料相比，可減輕構(gòu)件質(zhì)量20%～60%。主要材料有石墨/環(huán)氧、硼/環(huán)氧、石墨/聚酰亞胺和聚醚酮等。國內(nèi)外在防空導(dǎo)彈天線罩的制造中也應(yīng)用或正在開展應(yīng)用工作。(2)金屬基復(fù)合材料

以金屬或合金為基體、并以纖維、晶須、顆料等為增強(qiáng)體。按所用的基體金屬和增強(qiáng)體的不同，使用溫度范圍約在300～1200℃。高比強(qiáng)度、比剛度、良好韌性和塑性、低膨脹系數(shù)、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性、抗輻射、抗激光及制造性能好，在太空環(huán)境不放氣，能在較高溫度（200～800℃）工作。用于先進(jìn)載人器的起落架等機(jī)身輔助結(jié)構(gòu)以及慣性器件和儀表結(jié)構(gòu)等。主要材料有碳化硅/鋁、氧化鋁/鋁、碳化硅/鈦、碳化硅/鈦鋁化合物和石墨/銅等。（3）新型金屬材料合金材料：新型合金材料包括許多種類，它們性能各異，用途各不相同，鋁合金、鎂合金、鈦合金、鐵鎳鉻及高溫合金、稀貴金屬合金等等形狀記憶合金：能夠使溫度值變化時人為造成的形狀變化，在溫度恢復(fù)到特定值時，形狀也自動絲毫不差地恢復(fù)到原來的狀態(tài)，堅韌性極強(qiáng)，可反復(fù)變形和復(fù)原500萬次而不產(chǎn)生疲勞斷裂，其廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、飛船和空間站的大型天線、飛機(jī)部件接頭以及骨科整形等方面其他新型金屬功能材料如貯氫合金等形狀記憶合金在太空自然恢復(fù)原狀殲-11機(jī)體制造中使用大量鈦合金材料（4）隱身左材料買應(yīng)用：納米敏微粒望尺寸演遠(yuǎn)小本于紅犬外及勝雷達(dá)消波波鵝長，旦因此愚納米婆微粒靈對這婆種波貼的透仔過率鍛比常索規(guī)材滾料要只強(qiáng)得脊多，勵這就牛大大且減少邀波的槐反射餐率，屈使得剃紅外附探測嘉器和料雷達(dá)銜接收犧到的孔反射豎信號遠(yuǎn)變得幼很微街弱，授從而速達(dá)到替隱身鐮的作其用；瞞納米敏微粒泳材料灑的比喜表面蚊積比軟常規(guī)馳粗粉曬大3～4個數(shù)偽量級液，對儲紅外起光和團(tuán)電磁飄波的催吸收異率也北比常繭規(guī)材央料大貓得多徹，使得冶紅外淹探測尸器及可雷達(dá)悄得到給的反記射信褲號強(qiáng)鈴度大吧大降策低，起到嘆了隱爺身作畫用。美國F1廣17隱形膝轟炸脫機(jī)機(jī)美國B2隱形成轟炸擋機(jī)總結(jié)靠：航空適發(fā)動北機(jī)作耐為飛爪機(jī)的巡壽核心押部件憤是航弱空發(fā)潔展必破不可抗缺的落一部能分，予而我鼻國發(fā)狡動機(jī)舊的發(fā)斧展遠(yuǎn)閉落后戶于歐辯美等等發(fā)達(dá)匙國家崗，但泥隨著圖國家承對發(fā)丈動機(jī)砌發(fā)展嗚的重價視，湖在發(fā)扔動機(jī)菜的投頌入逐丟漸增媽加讓后我國尿發(fā)動晨機(jī)水像平與贏發(fā)達(dá)滅國家拐的距衣離逐勺步縮站短，涼如我販國自槽行生杰產(chǎn)的風(fēng)昆侖拋太行勢發(fā)動給機(jī)為逼我國臘以后憶發(fā)動驗機(jī)的辜發(fā)展青打下貨了堅屈定的委基石隨。六十拴年來雄，航乎空大垮業(yè)成涼就了護(hù)無數(shù)稀的航盞空人宴才，盤無數(shù)甲的航呆空俊農(nóng)杰造世就了疤不斷殿成長第壯大鍬的中晚國航認(rèn)空工斧業(yè)。驢新時疑代的匙中國裝航空率工業(yè)闊堅持忌培養(yǎng)財人、蟲塑造堵人、乳提升森人相敬結(jié)合座，大喬力加遠(yuǎn)強(qiáng)管穿理人元才、耀技術(shù)疼人才局、技節(jié)能人鄰才三框支隊私伍建帝設(shè)，鍋特別前是高耕度重訊視創(chuàng)匯新團(tuán)鞠隊和順科技舌領(lǐng)軍獄人才生的培役養(yǎng)，聾通過稍高水釀平、繞高強(qiáng)刷度的糕科研事生產(chǎn)診鍛煉面，培姻養(yǎng)了境一支紡素質(zhì)敗精良械、德魄才兼世備、謊勇于紐奉奉獻(xiàn)反、善叔于攻挪關(guān)的忍優(yōu)秀疑隊伍陸。通旋過國嚇際科仇研、梢研發(fā)簽項目胸合作岔和送費國外躲學(xué)習(xí)胞培訓(xùn)猛等形匯式，毒大力折培養(yǎng)拖和凝象聚具薪有全刑球視輛野與鉆世界倆一流偽水平碌的科次技人貝才，蘇我們燈相信尼，中華國一疼航人囑