复合材料在航空航天⼯业中的应用（下）

3 复合材料在空间技术中的应用

复合材料在空间技术中有着广泛的应用,如航天器、多次使用飞行器、发动机喷嘴、空间结构、天线、雷达、卫星结构、太阳反射器等。

3.1航天器中的应用

复合材料结构件的减重直接影响到燃料用量，从而使航天器的运行更具经济性。复合材料用于不同的航天飞机上以减轻重量。

复合材料对战神一号和战神五号运载火箭的减重有很大帮助。航天飞机部件复合材料的减重研究正在取得进展。NASA 兰利中心制造并测试了机身襟翼后部的石墨聚酰胺部分。除此之外,兰利中心还为星座计划开展了复合材料综合研究。NASA兰利中心领导了重载复合材料筒体概念的综合研究，用于AresV运载火箭的级间应用。

碳-碳复合材料用于航天飞机的前缘，并已广泛应用于一次性和可重复使用的运载火箭。它是用于航天器行星进入、下降和着陆  (EDL)  的高温材料。高模量碳纤维增强层压板是许多复合材料航天器应用的标准。在载人航天器舱中，复合板用于支撑航天器重返大气层所需的热保护系统  (TPS)。

用于太空推进的带热障密封的离子和霍尔推进器

CMC材料具有耐高温的优势。因此,CMC 被用作热保护系统的主要材料。可多次使用飞行器ARD是欧洲第一艘完成从发射到着陆的全程太空任务的地球返回飞船,于1998年制成,下图为用于隔热罩上的陶瓷基复合瓷砖。

ARD多次使用飞行器的隔热罩

3.2 空间结构中的应用

复合材料在太空应用中已有数十年的历史。复合材料在太空技术中的应用持续增长。复合材料的应用范围广泛,包括载人航天器、卫星、运载火箭。

复合材料可以用于航天器，正是因为轻量化和环境稳定性对于任务成功至关重要。复合材料还被广泛应用于运载火箭,其应用范围正在不断扩大。

航天器和空间站结构

复合材料结构用于设计可部署有效载荷整流罩以及核心助推器的各个部分，例如级间结构。复合材料在国际空间站中得到广泛应用。猎户座探索飞行器的所有复合材料乘员舱均由  NASA  制造，而工程和工具支持则由  Janicki  Industries 提供。

结论

未来的航空航天领域，存在将制造规模从试样级扩大到组件级的挑战，除了在火箭相关设计中研究高强度碳纤维，航空航天领域还需要在多功能储能复合材料(MESC)、纳米电子、纳米光子学和光电子作为电化学储能装置领域进行进一步研究。

参考资料：

1.Lijalem Gebrehiwet1, Ermiyas Abate, Yared Negussie3, Tesfu Teklehaymanot, Eden Abeselom Application Of Composite Materials In Aerospace & Automotive Industry:Review, International Journal of Advances in Engineering and Management (IJAEM), Volume 5, Issue 3 March 2023, pp: 697-723.

2.S.N. Veeresh Kumar, ―Composite Materials‖, Technical Seminar, April 2018, Visevesvaraya Technological University, Belagavi, India.

3.Nazmul Haque, ―In-situ Impregnation of Polymer Matrix with Copper Powder during Additive Manufacturing‖, Dhaka, Bangladesh, 2017.