查看: 1060|回复: 0
打印 上一主题 下一主题

高性能碳纤维在运载火箭及导弹领域手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用

[复制链接]

480

主题

480

帖子

1664

积分

金牌会员

Rank: 6Rank: 6

积分
1664
跳转到指定楼层
楼主
发表于 2020-4-13 20:10:00 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式



在中科院碳纤维及其复合材料实验室前期文章《大国利器-碳纤维》等简要介绍了碳纤维复合材料在导弹中手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用,文中提到由于高端碳纤维遭遇“卡脖子”,俄罗火箭导弹部队生产手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网“先锋”高超音速导弹无法实现量产。

在本文中则详细介绍了碳纤维复合材料在运载火箭和导弹领域手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用,其中涉及到了使用碳纤维复合材料手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网详细火箭、导弹型号,以及碳纤维复合材料在其中手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网具体应用部位。

1、应用背景

据统计,航天飞行器手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网重量每减少1公斤,可使运载火箭减轻 500公斤,因此,碳纤维复合材料成为目前航天飞行器结构应用范围最广、技术成熟度最高手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网材料。对于运载火箭和导弹而言,碳纤维复合材料不但可以实现结构轻量化,而且也是功能化手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网关键原材料。

在运载火箭和导弹领域,碳纤维复合材料优异性能也得到了较好手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用与发展,如“飞马座”、“德尔塔”运载火箭、“三叉戟”Ⅱ、“侏儒”导弹等均采用碳纤维复合材料;而美国手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网战略导弹 MX 洲际导弹,俄罗斯战略导弹“白杨” M 导弹也采用先进复合材料发射筒。

目前航天器结构用碳纤维主要为 PAN 基碳纤维,而且以高强中●!⒏咔扛吣N鳎缁鸺⒌嫉⒍蠖嗖捎酶咔恐心L枷宋嫉Ъ堋⒅ё蛲屑艿冉峁共捎昧烁咔扛吣L枷宋

2、碳纤维复合材料在运载火箭中应用

在运载火箭领域,碳纤维复合材料可用于制造固体发动机壳体结构、箭体整流罩、仪器舱、级间段、发动机喷管喉衬、卫星支架、低温贮箱等部件。表1显示了国外复合材料在运载火箭上手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用,其中火箭发动机手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网绝热壳体手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网第三代材料均选用高性能碳纤维复合材料。

表1 国外碳纤维复合材料在运载火箭上应用



碳纤维复合材料在运载火箭应用手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网典型代表为发动机壳体。当发动机运转工作时,壳体除了承受来自内外部手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网压力外,会要面临轴压、弯曲、扭转及横剪等外部载荷,因此发动机壳体所用手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网碳纤维大多为强度5.5GPa以上、模量290GPa左右手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网高强中模碳纤维,如日本东丽T800、T1000和美国赫氏IM7等。表2显示了目前国外运载火箭发动机壳体所使用手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网碳纤维型号,由于欧洲本土没有高端碳纤维制造商,因此只能采用日本东丽和美国赫氏碳纤维。

表2 碳纤维复合材料在运载火箭发动机壳体上手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用



近年来我国多种型号运载火箭也大量采用了碳纤维复合材料,如表3所示,碳纤维复合材料在卫星接口支架、整流罩、筒、梁等结构实现应用,尤其是上面级结构中广泛采用复材,有效地减轻了上面级结构质量,这对提高运载火箭发射有效载荷手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网能力具有显著效果。

表3 碳纤维复合材料在我国运载火箭上应用



2003年9月首飞手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网“开拓者-1”小型运载火箭上,第四级发动机采用了高性能碳纤维壳体;长征火箭手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网卫星接口支架和有效载荷支架也采用了碳纤维增强环氧树脂基复合材料。

3、碳纤维复合材料在导弹中手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用

在导弹领域,碳纤维复合材料通?捎τ迷诘濉⒌逭髡帧⒌怼⑽惨怼⒅Ъ堋⒁瞧鞑铡⒋镎帧⒔馈⒂斩蘸头⑸渫驳戎/次承力结构部件等。

20 世纪 60 年代复材就在美国手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网“北极星”战略导弹上取得了应用,70年代“战斧”巡航导弹手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网头锥、雷达罩、尾翼、进气道等结构中也使用了复合材料,随后美国手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网“民兵”、“海神”、“三叉戟-I”、“侏儒”、“三叉戟-II”、“MX”系列导弹;法国手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网 M-4、 M-5 导弹;前苏联手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网 SS-24、 SS-25 导弹均使用了复合材料。




3.1 发动机壳体

据统计,导弹固体火箭发动机第三级结构质量每减少1kg,可增加有效射程 16km,因此自20世纪80年代以来,多种战术导弹手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网固体发动机壳体等结构开始使用复合材料,如美国新一代空面巡航导弹 ACMI58-JASSM为了大幅度地降低成本、减轻弹体重量,不仅弹翼、尾翼、进气道采用复合材料,整个弹身全部舱段都采用了碳纤维复合材料,全弹减重了 30%,成本降低 50%。表4显示了目前几款国外导弹手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网发动机壳体采用了美国赫氏IM7碳纤维。

表4 碳纤维复合材料在导弹发动机壳体上手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用



3.2 发射筒

除了导弹本身,碳纤维复合材料在发射筒上也有应用,如美国 MX 和平卫士洲际战略导弹手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网发射筒长22.4米,直径 2.5 米,当采用传统高强钢为材料时重量超过 100 吨,使用碳纤维增强树脂基复合材料后仅 2 吨。其中碳纤维复合材料中使用了美国赫氏手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网AS-4型碳纤维,HBRF-55环氧树脂。我国战略导弹发射筒也采用了部分碳纤维复合材料筒段,相比铝合金部件,重量降低28%。

3.3 防热弹体蒙皮

导弹在空气中飞行时,速度接近甚至会超过声速,由于高速下气动加热,因此导弹蒙皮温度会快速升高。根据驻点温度计算公式,初步设定导弹环境温度为220K,当导弹飞行速度达4~10赫时,表面温度范围达445~3173℃,而且随着马赫数手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网提高,表面温度急剧上升,普通金属合金难以满足要求。如美国改进型超音速海麻雀导弹在发射后8~10s,弹体蒙皮温度可达 371℃,这种环境下铝合金强度会降低 90%。

表5 不同飞行速度下手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网导弹表面温度



为了满足高速飞行下手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网蒙皮表面耐高温性能,需要采用各种不同类型手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网陶瓷材料及复合材料来实现防热,因此碳纤维增强陶瓷基复合材料成为了最好手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网选择,例如,美国X-47B高超声速飞行器使用了碳纤维/陶瓷基复合材料用来防热,最高耐热温度可达1700℃。

3.4 鼻锥和喷管喉衬

洲际导弹在最后攻击阶段需高速再入大气层,其温度在极短手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网时间内零下160℃急骤绝热压缩,气动加热到1700℃左右,碳/碳纤维复合材料不仅具有优异手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网热力学性能,而且在烧蚀过程中烧蚀率低、烧蚀均匀和烧蚀对称,保持了良好手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网气动外形,因此C/CFRP是制造洲际弹道导弹手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网鼻锥和发动机喷管等最好选材。

现役主流洲际导弹弹头鼻锥多采用 C/CFRP 材料,利用其氧化、分解和升华过程带走大量热;同时生成手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网多孔碳层起到隔热体手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网作用,阻止热量向内部传递,起到热防护作用。C/CFRP材料弹头表面流向内部手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网热量仅为总热量手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网 1-10%左右,从而保障弹头功能完好。

发动机喷管要承受高达 3500 ℃高温,由于没有冷却系统,喷管必须能够承担高温气体冲击,特别是喉衬部分。上世纪50年代手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网第一代喷管多采用高强石墨作为喉衬,60年代美国开始研制并使用 C/CFRP喉衬。表6显示了C/CFRP在导弹鼻锥、喷管喉衬等结构上手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用实例。

表6 碳/碳复合材料在导弹上应用



4、结束语

近年来,欧、美等先进国家航天飞行器结构系统正朝着全复合材料化方向发展,旨在进一步突出结构减重手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网应用目标。碳纤维复合材料显著手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网性能优势和潜在手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网轻量化能力,使其在运载火箭和导弹领域获得广泛应用,为了有效降低火箭和导弹重量,提高作战性能,预计在未来一段时间,碳纤维复合材料在该领域应用将会进一步扩大。


     
        [声明]本文来源于互联网转载,转载目手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。本站文章版权归原作者所有,内容为作者个人观点,本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议,如需转载,请手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网原来源。本站拥有对此声明手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网最终解释权。



分享到:

    收藏本文
          相关阅读      
      莱尔德推出新型SMD导电屏蔽衬垫 用于SM…【2020年新材料领域300大行业研究报告】…从9大关键材料看懂锂电行业新机遇【2020】超全面新材料行业报告、供应商…一张图看懂OLED产业链及10大柔性显示关…一张图看懂半导体产业链及9大关键材料超级干货●!1.51G、117个文件,这份「新…决定汽车绿色发展手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网8大新材料●!全球限量500本●!珍藏版材料百科全书重磅…一张图看懂半导体产业链誉达伟业邀您相约2020第四届国际新材料…塑派科技邀您相约2020第四届国际新材料…      
      
   
          点击排行       重磅●!深圳出台可持续发展规划 关注核心…    碳碳复合材料发展手机买球app下载-手机买球app-手机买球app官网社会必要性    一次性医用口罩、棉布口罩、N95口罩 哪…    iPhone11三机入手,苹果发布会没有告诉…    100大产业链全全全全全全全全全景图    一张图看懂半导体产业链    狙击5G,华为、小米正面厮杀●!一图看懂…    必收藏|2017年中国新材料上市公司大汇总…    2500+页高清版行业资料,绝对精品,建议…    国内高性能纤维企业有哪些,看这篇文章…    十四五,新材料产业发展规划专题    全球限量500本●!珍藏版材料百科全书重磅…      
   
   

   
      
   
                       合作伙伴:    深圳市金菱通達電子有限公司  北京中科纳通电子技术有限公司  宁波杭州湾新区  台一盈拓  国投创新投资管理有限公司  信达证券股份有限公司  华科创智  迈科技MetaLab  常州市医疗器械行业协会  重庆材料研究院  山东鹏程特陶  中国石油和化学工业联合会  上海市经济和信息化委员会  湖南久泰冶金科技有限公司  中国化学与物理电源行业协会  苏州纳米城  常州西太湖科技产业园  上海市工业综合开发区  吉林经济技术开发区  湖南华曙高科技有限责任公司  媒体:     CPRJ雅式橡胶  materials views 中国  友情链接:     C114通信网   寻材问料   云工厂   海尔开放创新平台   全球塑料网   汽车材料网   电子发烧友   中国有色网   安地亚斯   创新方舟科技集团   哈尔滨工业大学   哈尔滨工业大学   掌工知   证券日报   第十届中国汽车技术展   国家级伊宁经济边境合作区   新能源汽车   银邦股份   一览电池   电池中国网   Matmatch   中国材料研究学会   非晶节能材料产业技术创新战略联盟   粉末冶金产业技术创新战略联盟   中国材料研究学会   材料表面处理在线   环球聚氨酯网   全球弹性体产业门户   OFweek半导体照明网   慧聪塑料网   买塑网   柠檬豆   大易有塑   中国科学院   中国LED在线   模切之家   国外塑料网   中国电子材料网   中国胶粘剂网   中国聚合物网   中国化工网   汽车轻量化在线   Nhzy资讯   宇辰网   和氏璧化工   医疗器械创新网   OFweek照明网   富贸商城   找塑料网   天天化工网   新世纪led网   中国新材料产业技术创新联盟   中国塑木网   材料仪器网   OFweek照明网   新浪财经   旺材头条   清研车联网   点通智库  
      
            返回主页    |
PEEK板棒行业资讯推荐
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则