航天飞行新材料的应用介绍课件

F-18战斗机应用复合材料的飞机F-18战斗机应用复合材料的飞机1TAG公司推出全复合材料机体无人直升机TAG公司推出全复合材料机体无人直升机2

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。

1.新材料之碳/碳纤维复合材料（CFRP）3CFRP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的特性(1)密度小(2)比强度、比模量高4CFRP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在运载火箭方面的应用CFRP在运载火箭方面,由于具5CFRP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6航天飞行新材料的应用介绍课件72、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8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1.定义：陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种9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。陶瓷基复合材料在导弹中的具体应用C／C复合材10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！！！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11

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。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12(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。(2)金属基复合材料13（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（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14（4）隐身材料应用：纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的作用；纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3～4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多，使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，起到了隐身作用。美国F117隐形轰炸机机美国B2隐形轰炸机（4）隐身材料应用：纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此15总结：航空发动机作为飞机的核心部件是航空发展必不可缺的一部分，而我国发动机的发展远落后于欧美等发达国家，但随着国家对发动机发展的重视，在发动机的投入逐渐增加让我国发动机水平与发达国家的距离逐步缩短，如我国自行生产的昆仑太行发动机为我国以后发动机的发展打下了坚定的基石。六十年来，航空大业成就了无数的航空人才，无数的航空俊杰造就了不断成长壮大的中国航空工业。新时代的中国航空工业坚持培养人、塑造人、提升人相结合，大力加强管理人才、技术人才、技能人才三支队伍建设，特别是高度重视创新团队和科技领军人才的培养，通过高水平、高强度的科研生产锻炼，培养了一支素质精良、德才兼备、勇于奉献、善于攻关的优秀队伍