碳纖維復合材料火箭發動機殼體用韌性環氧樹脂基體（二） zund bhs 150-塑料台中雷射切割雕刻代工－楊靜珠焦點新聞熱搜

    1.2 碳纖維增強樹脂基復合材料及其在航空航天中的應用
    復合材料正在迅速發展成為航天航空工業的基本結構材料。高性能聚合物基復合材料在航空航天工業的用量占其全部用量的80。由于碳纖維具有高比強度、比模量、低熱膨脹系數和高導熱性等獨特性能，因而由其增強的復合材料用作航空航天結構材料，減重效果十分顯著，顯示出無可比擬的巨大應用潛力。
    1.2.1在航天飛機上的應用
    碳纖維增強樹脂基復合材料用做航天飛機艙門、機械臂和壓力容器等。
    1.2.2在火箭與導彈上的應用
    在火箭和導彈上使用碳復合材料減重效果十分顯著。因此,采用碳纖維復合材料將大大減輕火箭和導彈的惰性重量，既減輕發射重量又可節省發射費用或攜帶更重的彈頭或增加有效射程和落點精度。
    1.2.3在人造衛星上的應用
    人造衛星展開式太陽能電池板多采用碳復合材料制作。
    1.2.4在航空工業上的應用
    隨著碳纖維和基體樹脂性能的不斷提高,碳纖維增強樹脂基復合材料的耐濕熱性和斷裂延伸率得到顯著改善和提高。在飛機上的應用已由次承力結構材料發展到主承力結構材料,拓寬了在飛機工業中的應用。
    1.2.5隱身材料
    新型隱身材料對于飛機和導彈屏蔽或衰減雷達波或紅外特征，提高自身生存和突防能力，具有至關重要的作用。在雷達波隱身材料方面，除涂層外，復合材料作為結構隱身材料正日益引起人們的關注，主要為碳纖維增強熱固性樹脂基復合材料（如C/EP、C/PI或C/BMI）和熱塑性樹脂基復合材料（如C /PEEK，C/PPS），目前已經得到了某些應用。
    1.3固體火箭發動機殼體的研究進展
    固體火箭發動機是當今各種導彈武器的主要動力裝置，在航空航天領域也有相當廣泛的應用。標志高性能固體發動機的主要特征是：“高能、輕質、可控”，這三者都是以先進材料為基礎和支柱框連起來的，固體火箭發動機殼體自開發應用至今，大致經過了以下幾個階段。
    1.3.1金屬材料
    金屬材料是早應用的固體火箭發動機殼體材料，其中主要是低合金鋼.其優點是成本低、工藝成熟、便于大批量生產,特別是后來在斷裂韌性方面有了重大突破,因此即便新型復合材料發展迅速,但在質量比要求不十分苛刻的發動機上仍大量使用。
    1.3.2玻璃鋼
    利用纖維纏繞工藝制造固體發動機殼體,是近代復合材料發展史上的一個重要里程碑,但玻璃鋼比強度仍不是很高,彈性模量也偏低,繼后已逐漸為芳綸及碳纖維復合材料取代。
    1.3.3芳綸復合材料
    芳綸是芳族有機纖維的總稱,早問世的是美國的凱夫拉-49,屬于全對位的聚芳酰胺纖維。它的強度是鋁的2倍,而密度僅為其1/2,彈性模量是E玻璃纖維的2倍。因此自70年代問世后立即用于美國MX、"潘興-2"等戰略戰術導彈和各種航天用固體發動機,一度居于統治地位。
    前蘇聯也開發了多個芳綸品種,如CBM、APMOC性能優于美國。APMOC纖維強度比凱夫拉高38,模量高20,是目前實際使用中性能高的芳綸纖維, 達到美國第三代碳纖維水平,已用于前蘇聯SS-24,SS-25等洲際導彈。據報道近年來又有新的發展,強度已達到6.9GPa,模量接近200GPa。
    1.3.4碳纖維復合材料
    80年代中期以來，碳纖維開發迅猛發展,性能水平大幅度提高,抗拉強度由初期的2.5GPa提高到目前的7.0GPa,并且有了優良的表面處理劑和樹脂基體的配合，強度轉化率提高到85～95,碳纖維的應用使殼體強度和剛度大為改觀,而大規模生產又使碳纖維價格有了較大幅度的下降，因此當前先進固體發動機均優先選用碳纖維復合材料殼體。固體發動機殼體使用的大都是高強中模碳纖維。根據鍵能和鍵密度計算得出的單晶石墨理論強度高達15OGPa,因此碳纖維進一步開發的潛力是巨大的,它將是下世紀初固體發動機殼體的主要材料。
1.3.5樹脂基體
    環氧樹脂由于性能優異,數十年來一直是火箭發動機殼體用復合材料樹脂基體的主體,預計今后相當長時間內仍將如此.這些年來曾經歷過剛性環氧-柔性環氧-剛性環氧的再認識過程,但居主導地位的一直是剛性雙酚A二縮水甘油醚的環氧混合物。環氧樹脂的固有缺點是耐沖擊損傷能力差,耐熱性能也較低(小于 170℃),火箭發動機在高速下飛行,外表面必須良好絕熱,以防御氣動加熱影響,這樣則加大了發動機的惰性質量。多年來各國都在努力改進環氧樹脂性能,例如提高韌性或耐熱性，以不斷提高發動機的性能。許多研究工作表明環氧樹脂改進仍有很大潛力。

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