文档介绍：《先进材料与技术》课程论文论文题目: 航空航天复合材料的应用所属方向: 航空航天复合材料的发展历程和现状学生姓名: 学号: 班级: 摘要: 本文主要对航空发展中的热固性材料, 热塑性材料, 碳纤维材料的发展和在航空航天中的应用作简单的探讨, 最后对未来的材料做简单展望。关键词: 复合材料热塑性树脂基复合材料前言: 复合材料已与金属材料, 高聚材料, 陶瓷并称四大材料, 今天, 一个已成为衡量其科技和经济市里的标志之一先进复合材料是国家安全和国民经济具有竞争优势的源泉。一· 复合材料介绍 1. 定义: 由异质、异性、异形的有机聚合物、无机非金属、金属等材料作为基体或增强体, 通过复合工艺组合而成的材料。除具备原材料的性能外,同时能产生新的性能。 2. 热固性材料: 指在一定条件下(如加热、加压)下能通过化学反应固化成不熔不塑料。常用的热固性塑料有酚醛塑料、聚氨酯塑料、环氧塑料、不饱聚酯塑料、呋喃塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂等及其改性树脂为机体制成的塑料。 3. 树脂基复合材料(Resin posite) 也称纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics) ,是技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体, 经复合而成。以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业,在我国不科学地俗称为玻璃钢。据有关资料报导, 航天飞行器的质量每减少 1 干克, 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。处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。 3. 我国于 1978 ·5 型飞机的进气道侧壁。据有关会专家介绍, 20 世纪 80 年代在多种军机上成功地将 C/ EP 用作垂直安定面、舵面、全动平尾和机翼受力盒段壁板等主结构件。宇航工业中除烧蚀复合材料外, 高性能复合材料应用也很广泛如三叉戟导弹仪器舱锥体采用 120 中国环氧树脂应用技术学会“第十三次全国环氧树脂应用技术学术交流会”论文集 C/ EP 后减重 25 %~ 30%, 省工 50 %左右。还用作仪器支架及三叉戟导弹上的陀螺支架、弹射筒支承环, 弹射滚柱支架、惯性装置内支架和电池支架等 55 个辅助结构件。由于减重。使射程增加 342km 。德尔塔火箭的保护罩和级间段亦由 C/ EP 制造。美国卫星和飞行器上的天线、天线支架、太阳能电池框架和微波滤波器等均采用 C/ EP 定型生产。国际通讯卫星 V 上采用 C/ EP 制作天线支撑结构和大型空间结构。宇航器“空中旅行者”的高增益天线次反射器和蜂窝夹层结构的内外蒙皮采用了 K-49 / EP 。航天飞机用 Nomex 蜂窝 C/ EP 复合材料制成大舱门, C/ EP 尾舱结构壁板等。二,复合材料在航天航天器件中的应用 1. 火箭发动机壳体用韧性环氧树脂基体为了适应航空航天领域日益苛刻的要求, 通用环氧树脂已不能满足要求, 界各国都在致力于开发各种高性能环氧树脂, 以便于开发同高性能增强材料(如芳纶、碳纤维等) 相匹配的树脂体系。但总结起来, 大都是在保证环氧树脂优异的工艺性的前提下,实现环氧树脂的多官能化,以改善其固化物的耐热性和粘接性。环氧树脂由于性能优异, 数十年来一直是火箭发动机壳体用复合材料树脂基体的主体, 预计今后相当长时间内仍将如此. 这些年来曾经历过刚性环氧- 柔性环氧-刚性环氧的再认识过程, 但居主导地位的一直是刚性双酚 A 二缩水甘油醚的环氧混合物。环氧树脂的固有缺点是耐冲击损伤能差, 耐热性能也较低( 小于 170 ℃), 火箭发动机在高速下飞行, 外表面必须良好绝热, 以防御气动加热影响, 这样则加大了发动机的惰性质量。多年来各国都在努力改进环氧树能, 例如提高韧性或耐热性,以不断提高发动机的性能。许多研究工作表明环氧树脂改进仍有很大潜力。 2. 航天器用外热防护涂层材料固体火箭发动机的外防护主要包括气动热蚀防护和发动机燃气防护两部分。气动热蚀防护主要以树脂基复合材料为主, 如法国宇航公司为战略导弹研制的防热涂料, 主要成分为硅树脂和中空二氧化硅颗粒, 是一种导热系数 ~/(m k), 密度 的可喷涂涂层俄罗斯研制的 C-300 导弹使用了牌号为ВЩ 027 的防热涂层材料