非織造材料結(jié)合優(yōu)良材料在航空航天的應(yīng)用

       優(yōu)良復(fù)合材料是指具有復(fù)雜幾何形狀或特定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，可以通過三維編織、三維機(jī)織、三維針織和三維非織等技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)制體的一體化成型。如三維編織是通過纖維空間位置的變化交織而形成整體結(jié)構(gòu)，得到的結(jié)構(gòu)材料抗分層能力和整體性良好，常用于發(fā)動機(jī)支架、天線罩和雷達(dá)罩等結(jié)構(gòu)材料。三維機(jī)織技術(shù)能夠一次織成各種異型結(jié)構(gòu)，常用于天線罩、整流罩、雷達(dá)罩和導(dǎo)彈外殼等。

       異形結(jié)構(gòu)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于火箭導(dǎo)彈中的各部件。液體火箭發(fā)動機(jī)的噴管延伸段采用碳纖維復(fù)合材料，其預(yù)制體的成型方式包括三維編織和三維針刺等。三維編織技術(shù)制備的復(fù)合材料整體性好，但受限于機(jī)器設(shè)備，通常樣件尺寸較小。法國斯奈克馬公司采用三維針刺技術(shù)實(shí)現(xiàn)了火箭發(fā)動機(jī)噴管延伸段的高效、低成本成型。導(dǎo)彈在高速運(yùn)行時(shí)，其外殼會與大氣發(fā)生劇烈摩擦，導(dǎo)致溫度急劇升高，因此需在導(dǎo)彈外殼使用非織造方法制備的玻璃纖維氈或碳纖維氈防護(hù)層，避免受高溫?fù)p害。此外，導(dǎo)彈的發(fā)動機(jī)也可采用玻璃纖維增強(qiáng)殼體、有機(jī)纖維增強(qiáng)殼體和碳纖維增強(qiáng)殼體等。

       未來，航空航天用紡織材料將進(jìn)一步朝著輕量化、大型化、智能化、多功能化和環(huán)保節(jié)能等方向發(fā)展。在輕量化方面，要提高高性能纖維材料的比強(qiáng)度，通過紡織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)材料能承受更大的有效載荷，增加運(yùn)載能力，并實(shí)現(xiàn)材料的全面國產(chǎn)化。同時(shí)，纖維復(fù)合材料技術(shù)和納米材料的不斷發(fā)展勢必會為航空航天裝備輕量化帶來新的突破。在大型化方面，隨著通信、空間站、深空探測等領(lǐng)域的深入發(fā)展，超大型航天器將成為未來空間資源利用、宇宙奧秘探索、長期在軌居住的重大戰(zhàn)略性航天裝備。在多功能化方面，由于空天環(huán)境復(fù)雜，要求材料滿足多項(xiàng)性能指標(biāo)，因此具有多種功能的新型材料可以提升對極端環(huán)境的適應(yīng)能力。在環(huán)保節(jié)能方面，航空航天級材料通常成本較高且大部分都會被遺棄，若實(shí)現(xiàn)回收技術(shù)并成功實(shí)現(xiàn)，降低了進(jìn)入太空的成本。則能實(shí)現(xiàn)大部分部件的重復(fù)使用，將使太空探索更加經(jīng)濟(jì)和高效。