航天飞行新材料的应用介绍

新材料在航天器材的应用小组成员XXX、XXX、XX、XXXXXF-18战斗机应用复合材料的飞机TAG公司推出全复合材料机体无人直升机

1.新材料之碳/碳纤维复合材料（CFRP）

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。

CFRP的特性(1)密度小(2)比强度、比模量高(5)抗振性能好(3)设计上的先进性(4)良好的抗疲劳特性(6)高温性能好(7)破损安全性高(8)易于大面积整体成形CFRP在运载火箭方面的应用CFRP在运载火箭方面,由于具有耐高温比强度高和比模量高等力学特性,常被应用在火箭的排气锥体发动机的盖壳体燃烧室发动机喷管喉衬扩散段以及整流罩等部位。目前,运载火箭上所采用的CFRP件在质量上比铝合金构件节省约10%～25%。CEP火箭有效载荷整流罩CFRP在卫星天线中的应用天线是任何卫星都不可缺少的星载设备，它一般均安装于卫星外表面，当观察一颗卫星时，天线往往是最容易看到的部分，不同用途的卫星通常需要不同用途的天线，即便同一颗卫星，为了完成不同的功能要求，往往需要多种天线，如美国［14］ACTS1卫星(如图所示)上包含着各种用途的反射天线接收天线遥控天线和波段全向天线等。卫星上安装的大型抛物面天线等强方向天线要求在温度急剧变化的空间环境中仍然能够保持稳定的外形，这就需要采用线膨胀系数极小的材料。CFRP料，即具有较好的热稳定性由于的可设计性，可以通过选择碳纤维的单层铺设角铺层比和铺层顺序来获得抛物面天线所要求的刚度强度以及极小的线膨胀系数大型抛物面天线一般CFRP采用高强度和高刚度的蜂窝夹层结构，能承受主动段的静动力载荷，以及良好的微波反射特性等2、新材料之陶瓷陶瓷基复合材料新型陶瓷材料结构图结构陶瓷纤维陶瓷陶瓷基复合材料

1.定义：陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。2.优点：耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等3.缺点：具有脆性4.应用：航天航空器、火箭发动机、导弹、未来航空发动机及其材料陶瓷基复合材料在导弹中的具体应用

C／C复合材料作为烧蚀材料早在70年代就被用于洲际导弹弹头的端头帽、导弹的喷管和鼻锥。Rockwell国际公司的Roeketdyne公司为战略防御计划的动力杀伤武器研制了迄今世界上推重比最高、由c／c制造的发动机。目前正在研制的超音速战术导弹采用同种燃烧室和喷管组合成固体火箭冲压式发动机，对发动机能够允许的形状变化提出了更高要求，为此需要采用c／c或陶瓷复合材料。超音速和低高音速飞行的导弹面临气动加热和侵蚀的环境也宜使用陶瓷复合材料。石英、Al203和耐高温玻璃是当前用于作战导弹天线罩的代表材料。为克服高超音速导弹在几秒内迅速加热到马赫数大约为5时而突然产生瞬时特别大的温度和热应力。更需发展高性能CMC。陶瓷材料既是最古老的传统材料，又是最年青的近代研究成果。它和金属材料、高聚物材料一起构成了工程材料三大支柱。随着陶瓷脆性的克服，陶瓷材料潜在性能优势的开发，必将为航天航空工业的发展作出重要贡献。必须的！！！

其它用作先进航天系统及武器结构等的一些新材料(1)树脂基复合材料具有质量轻、强度和刚度高、阻尼大的特点，主要用于先进载人航天器、空间站和固体发动机的结构件，是航天领域中用量较多的结构复合材料。与常规金属材料相比，可减轻构件质量20%～60%。主要材料有石墨/环氧、硼/环氧、石墨/聚酰亚胺和聚醚酮等。国内外在防空导弹天线罩的制造中也应用或正在开展应用工作。(2)金属基复合材料

以金属或合金为基体、并以纤维、晶须、颗料等为增强体。按所用的基体金属和增强体的不同，使用温度范围约在300～1200℃。高比强度、比刚度、良好韧性和塑性、低膨胀系数、良好的导电和导热性、抗辐射、抗激光及制造性能好，在太空环境不放气，能在较高温度（200～800℃）工作。用于先进载人器的起落架等机身辅助结构以及惯性器件和仪表结构等。主要材料有碳化硅/铝、氧化铝/铝、碳化硅/钛、碳化硅/钛铝化合物和石墨/铜等。（3）新型金属材料合金材料：新型合金材料包括许多种类，它们性能各异，用途各不相同，铝合金、镁合金、钛合金、铁镍铬及高温合金、稀贵金属合金等等形状记忆合金：能够使温度值变化时人为造成的形状变化，在温度恢复到特定值时，形状也自动丝毫不差地恢复到原来的状态，坚韧性极强，可反复变形和复原500万次而不产生疲劳断裂，其广泛应用于卫星、飞船和空间站的大型天线、飞机部件接头以及骨科整形等方面其他新型金属功能材料如贮氢合金等形状记忆合金在太空自然恢复原状歼-11机体制造中使用大量钛合金材料（4）隐身左材料买应用：纳米敏微粒望尺寸演远小本于红犬外及胜雷达消波波鹅长，旦因此愚纳米婆微粒灵对这婆种波贴的透仔过率锻比常索规材滚料要只强得脊多，励这就牛大大且减少邀波的槐反射餐率，屈使得剃红外附探测嘉器和料雷达衔接收牺到的孔反射竖信号远变得幼很微街弱，授从而速达到替隐身镰的作其用；瞒纳米敏微粒泳材料洒的比喜表面蚊积比软常规驰粗粉晒大3～4个数伪量级液，对储红外起光和团电磁飘波的催吸收异率也北比常茧规材央料大猫得多彻，使得冶红外淹探测尸器及可雷达悄得到给的反记射信裤号强铃度大吧大降策低，起到叹了隐爷身作画用。美国F1广17隐形膝轰炸脱机机美国B2隐形成轰炸挡机总结靠：航空适发动北机作耐为飞爪机的巡寿核心押部件愤是航弱空发洁展必破不可抗缺的落一部能分，予而我鼻国发狡动机旧的发斧展远闭落后户于欧辩美等等发达匙国家岗，但泥随着图国家承对发丈动机砌发展呜的重价视，湖在发扔动机菜的投颂入逐丢渐增妈加让后我国尿发动晨机水像平与赢发达灭国家拐的距衣离逐勺步缩站短，凉如我贩国自槽行生杰产的风昆仑抛太行势发动给机为逼我国腊以后忆发动验机的辜发展青打下货了坚屈定的委基石随。六十拴年来雄，航乎空大垮业成凉就了护无数稀的航盏空人宴才，盘无数甲的航呆空俊农杰造世就了疤不断殿成长第壮大锹的中晚国航认空工斧业。驴新时疑代的匙中国装航空率工业阔坚持忌培养财人、虫塑造堵人、乳提升森人相敬结合座，大乔力加远强管穿理人元才、耀技术疼人才局、技节能人邻才三框支队私伍建帝设，锅特别前是高耕度重讯视创汇新团鞠队和顺科技舌领军狱人才生的培役养，聋通过稍高水酿平、绕高强刷度的糕科研事生产诊锻炼面，培姻养了境一支纺素质败精良械、德魄才兼世备、谎勇于纽奉奉献反、善叔于攻挪关的忍优秀疑队伍陆。通旋过国吓际科仇研、梢研发签项目胸合作岔和送费国外躲学习胞培训猛等形汇式，毒大力折培养拖和凝象聚具薪有全刑球视辆野与钻世界俩一流伪水平碌的科次技人贝才，苏我们灯相信尼，中华国一疼航人嘱