复合材料在航空航天和军工领域中的广泛应用

复合材料是20世纪60年代初应航天、航空发展的需要而产生的。复合材料具有可设计性，即可根据人们的需要，选择不同的基体与增强相，确定材料的组合形式、增强相的比例与分布等。

复合材料的应用优势在于通过不同材料的组合，形成各种性能优异的新材料。结构-功能一体化是复合材料的发展趋势。在过去30年间，复合材料在战机中的应用持续增长，取代了相当大一部分的传统结构材料。用复合材料代替金属显示出明显的减重效果。对于受载荷小的结构（如前机身），因金属结构较薄，直接代替减重效果不明显。对于承受较大载荷的结构，由于铺层复杂（如机翼翼根处），减重效果明显。但飞机大部分结构是在这两种极端情况之间，减重效果居中。一般来说，复合材料占结构质量的20%～25%时，飞机机体的减重效果有大幅度提高。

复合材料在民用飞机、直升机上的应用也逐渐增加。在人造地球卫星、太空战、天地往返运输系统、运载火箭箭体、战略导弹弹头等结构材料中，复合材料的应用起着关键性的作用。例如，美国、俄罗斯、中国近期研制的远程及洲际战略导弹端头帽几乎都采用了碳/碳复合材料。

碳/碳复合材料，特别适于远程导弹和返地卫星前沿的头帽。它的优势有二：一是耐高温、密度小，对于洲际导弹来说，每减重1kg可增加300km射程；而对宇宙飞船和航天飞机来说，每减重1kg可减少2kN的推力需求，从而大大节省火箭燃料；二是碳纤维复合材料在超高温和高气流的冲击下烧蚀速度慢，烧结后结成一层坚固而疏松的“海绵体”，既可防止进一步烧蚀，又可起到隔热作用。(www.xing528.com)

“长征二号”捆绑式运载火箭的卫星接头支架，是大型复合材料结构件首次在我国的运载火箭上应用。它采用了碳/环氧复合材料半硬壳加肋铝蜂窝夹芯结构。“长征三号”系列运载火箭的关键部件“共底”，是大型铝蒙皮玻璃钢蜂窝夹芯胶接真空绝热结构件，采用了先进复合材料成形工艺，实现了大型运载火箭低温推进剂贮箱结构的先进设计和制造，为提高火箭运载能力发挥了关键作用。

连续纤维增强金属基复合材料由于制造工艺复杂，成本高，其应用限于航空航天、军工等少数领域。非连续增强金属基复合材料保持了连续纤维增强MCM的大部分优良性能，而且制造工艺简单，原材料成本低，便于二次加工，近几年来发展极为迅速。这类材料的焊接性虽然比连续纤维增强金属基复合材料好，但与单一金属及合金的焊接相比仍是非常困难的。非连续增强金属基复合材料主要有SiC_p/Al、SiC_w/Al、Al₂O_3p/Al、Al₂O_3sf/Al及B₄C_p/Al等，应用范围正日益扩大。