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航空航天用复合材料的现状及趋势发展问题(二)


发布时间:

2023-01-06

来源:

网络

据有关资料报导,航天飞行器的质量每减少1千克,就可使运载火箭减轻500千克,而一次卫星发射费用达几千万美元。高成本的因素,使得结构材料质轻,高性能显得尤为重要。利用纤维缠绕工艺制造的环氧基固体发动机罩耐腐蚀、耐高温、耐辐射,而且密度小、刚性好、强度高、尺寸稳定。

航空航天用树脂基复合材料

据有关资料报导,航天飞行器的质量每减少1千克,就可使运载火箭减轻500千克,而一次卫星发射费用达几千万美元。高成本的因素,使得结构材料质轻,高性能显得尤为重要。利用纤维缠绕工艺制造的环氧基固体发动机罩耐腐蚀、耐高温、耐辐射,而且密度小、刚性好、强度高、尺寸稳定。再如导弹弹头和卫星整流罩、宇宙飞船的防热材料、太阳能电池阵基板都采用了环氧基及环氧酚醛基纤维增强材料来制造。出于航天航空飞行及其安全的考虑所需,作为结构材料应具有轻质高强、高可靠性和稳定性,环氧碳纤维复合材料成为不可缺少的材料。

高性能环氧复合材料采用的增强材料主要是碳纤维(CF)以及CF和芳纶纤维(K-49)或高强玻璃纤维(S-GF)的混杂纤维。所用基体材料环氧树脂约占高性能复合材料树脂用量的90%左右。高性能复合材料成型工艺多采用单向预浸料干法铺层,热压罐固化成型。高性能环氧复合材料已较广的应用在各种飞机上。以美国为例,20世纪60年代就开始应用硼/环氧复合材料作飞机蒙皮、操作面等。由于硼纤维造价太贵,70年代转向碳/环氧复合材料,并得到快速发展。大致可分为三个阶段。第一阶段应用于受力不大的构件,如各类操纵面、舵面、扰流片、副翼、口盖、阻力板、起落架舱门、发动机罩等次结构上。第二阶段应用于承力大的结构件上,如安定面、全动平尾和主受力结构机翼等。第三阶段应用于复杂受力结构,如机身、中央翼盒等。一般可减重20%~30%。目前军机上复合材料用量已达结构重量的25%左右,占到机体表面积的80%。高性能环氧复合材料在国外军机和民机上的应用实例较多。

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