非織造材料結(jié)合優(yōu)良材料在航空航天的應用

       優(yōu)良復合材料是指具有復雜幾何形狀或特定設計結(jié)構(gòu)的復合材料，可以通過三維編織、三維機織、三維針織和三維非織等技術實現(xiàn)預制體的一體化成型。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)動機支架、天線罩和雷達罩等結(jié)構(gòu)材料。三維機織技術能夠一次織成各種異型結(jié)構(gòu)，常用于天線罩、整流罩、雷達罩和導彈外殼等。

       異形結(jié)構(gòu)復合材料廣泛應用于火箭導彈中的各部件。液體火箭發(fā)動機的噴管延伸段采用碳纖維復合材料，其預制體的成型方式包括三維編織和三維針刺等。三維編織技術制備的復合材料整體性好，但受限于機器設備，通常樣件尺寸較小。法國斯奈克馬公司采用三維針刺技術實現(xiàn)了火箭發(fā)動機噴管延伸段的高效、低成本成型。導彈在高速運行時，其外殼會與大氣發(fā)生劇烈摩擦，導致溫度急劇升高，因此需在導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層，避免受高溫損害。此外，導彈的發(fā)動機也可采用玻璃纖維增強殼體、有機纖維增強殼體和碳纖維增強殼體等。

       未來，航空航天用紡織材料將進一步朝著輕量化、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度，通過紡織結(jié)構(gòu)設計與優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)材料能承受更大的有效載荷，增加運載能力，并實現(xiàn)材料的全面國產(chǎn)化。同時，纖維復合材料技術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)境復雜，要求材料滿足多項性能指標，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，若實現(xiàn)回收技術并成功實現(xiàn)，降低了進入太空的成本。則能實現(xiàn)大部分部件的重復使用，將使太空探索更加經(jīng)濟和高效。