纺织复合材料在航空航天工业的应用

在当代材料科学与技术的发展史中，航空航天用材料一直饰演战略重点的角色，材料的发展不但促进四轴飞行器自身的高速发展，也推动了路面代步工具的发展，而汽车发动机材料的高速发展则推动着驱动力产业的破旧立新。可以这么说，航空航天材料体现了结构材料发展趋势的前沿，代表了一个国家结构材料的最高水平。

复合材料是通过二种或两种以上材料按照要求组成的一种具备成份中任意单一材料所不具备的特性的新材料。优秀复合材料(Advanced Composite Materials)就是指适合于主承力结构或次承力结构。强度刚度特性等同于或超过铝合金的复合材料。

航空航天工业生产对复合材料的高速发展带来了最初推动力，优秀复合材料在航空公司、航空航天中的位置早已获得认可。尤其是对于军用机，优秀复合材料使用量的多少在一定程度上取决于该设备的创新性。

优秀复合材料依照基材可以分为：树脂基复合材料(Resin Matrix Composites，通称RMC)：金属基复合材料(Metal Matrix Composites，通称MMC)：陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites，通称CMC)。而依照复合材料中增强体的形态，优秀复合材料可以分为：颗粒物提高复合材料(Particulate Reinforced Materials)；纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Materials)；纺织结构复合材料(Textile Structural Composites，通称TSC)等。

在其中，纺织结构复合材料将纺织技术性和现代复合材料成型技术相结合，有效摆脱传统式单边和层合复合材料的面内物理性能不匀、损伤容限劣等缺陷。

纺织复合材料(Textile Composites)的概念从运用上来讲应该是由针织纱、针织品、编制、缝制等纺织技术性生产制造提高材料预成型体，再经过树脂传递模塑(RTM)等复合材料液态成型制造工艺的一类复合材料，而纤维增强复合材料是传统复合材料，一般没有在纺织复合材料讨论的范围之内。但以上定义迄今未有确切的界定与区划，人们普遍认为但凡复合材料的成分里面含有化学纤维、棉纱或纺织物，皆称为纺织复合材料。如今关键所使用的复合材料一般是纺织复合材料。

航空航天工业生产对材料的需求

航空航天四轴飞行器的工作性质十分复杂。就飞机场来讲，军用机规定提高其操控性、近距离混合格斗和全天作战能力；民航客机则要求安全系数、稳定性、舒适度和经济效益等，所以对航空公司材料的重要基本要求高比强、缓解疲劳、耐热、抗腐蚀、寿命长、成本低。但对航天飞机包含火箭弹、回收利用式通讯卫星、宇宙飞船、航天飞船和太空站而言，他们与飞机场的工作环境明显不一样，如高真空、热冷交替变化、较高能辐射源、原子氧溶蚀等。优秀复合材料本身所具备的强度、比刚度大、抗疲劳性好，可制定性好等优点，正适用航空航天对材料的需求。

纺织复合材料在航空公司里的运用

优秀复合材料质轻、缓解疲劳、抗腐蚀等特点已经在航空公司结构中发挥了重要作用。大家已意识到复合材料是让飞机场结构特性提高的最管用和容易完成的路径，可是居高不下的成本费使航空公司工业领域无法接受。“成本低，性能卓越”是当前复合材料技术的关键发展前景，“经济适用”材料深受高度重视。

在已经有关键材料管理体系前提下开发设计最先进的成本低生产技术是当今复合材料界的共识，如缝编．RTM 技术性、RFI技术性、离子束固化技术等。

目前航天工业所使用的纺织复合材料通常是树脂基复合材料，包含热固性塑料树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。热固性塑料树脂中常用是环氧树脂树脂和双马来酰亚胺树脂，常见提高材料为碳纤维材料、芳纶和玻璃钢等。环氧树脂树脂综合型可以好，粘附力比较大，可以从120℃下长期用，改性材料后环氧树脂树脂可以从更高一些温度下应用；双马来酰亚胺的耐高温抗湿能突显，黏度低，工艺性能好。

纺织复合材料在飞机上的应用位置大概包含：机舱门、翼梁、减速板、汽车尾翼结构、机油箱、副油箱、舱里墙板、木地板、直升机旋翼浆叶、飞机螺旋桨、高压气体器皿、通信天线、鼻锥、机轮门、整流板、发动机盖(特别是在喷气式发动机舱)、外涵道、坐位与安全通道板等。

纺织复合材料在航空航天里的运用

正是由于室内空间技术发展，纺织技术的发展潜力被复合材料界所运用。为了能取得最好物理性能，一个新的纺织结构，如针织纱、编制和针织品纺织物慢慢被选用。纺织结构复合材料可大大提高固层强度和损伤容限，同时提供繁杂结构总体成形的概率，在复合材料界尤其是航空航天复合材料工业生产中已占据很重要的位置。

航空航天规定质轻、高剐多度结构，防止曲屈产生，这些要求与航空公司结构是一致的，但航空航天环境与航空公司自然环境具备非常大区别，最典型的如原子氧、较高能辐射源、热冷交替变化，这种促使航空航天材料与航空公司材料存在一些区别。树脂、金属材料和陶瓷基复合材料在航空工业都有着广泛应用，增强纤维有碳纤维材料、芳纶纤维、硼纤维、氮化硅等。

针对树脂基复合材料而言，特殊太空环境如原子氧和放射线会让树脂基复合材料产生毁坏，这些危害在低轨运行中尤其比较严重，因此必须采用对应的防原子氧溶蚀的举措，如应用维护镀层(金属涂料、全氟聚合物等)。

世界各国都是有报导，对现有树脂开展改性材料或者使用一个新的树脂来提升树脂基复合材料抵御原子氧和放射线腐蚀能力。金属基复合材料具备一般金属材料难以实现高的强度、高比模量，还具备树脂基复合材料不能达到的耐热、不吸潮、不放空气、不易燃等特点，特别是具备相对高度耐热性和气温交替变化可靠性，是极最理想的航天飞机结构材料。

总的来看，航空航天用金属基复合材料大部分已为纺织结构复合材料，如针对相对稳定的抛物面天线、外太空镜光学元件平台等，材料的尺寸稳定性尤为重要，常选用金属基复合材料，其常所使用的基材有铝、钛、金属间化合物，通常采用纺织结构预制构件型体复合型成型制造工艺，归属于纺织结构复合材料范围。而陶瓷基复合材料具备耐热、抗氧化性、耐溶剂浸蚀、线膨胀系数小等特点，潜在的运用主要在于持续高温结构材料，但是其致命的缺点 — 延性、严重影响他在结构里的运用。

宇宙飞船是发展载人航天技术的主导专用工具，而返回舱是载人航天飞船的关键一部分，载客飞船返回舱再进地球大气层初始速度为7.7km/s上下，历经苛刻的气动式加温，表层将产生持续高温，因而较好的热防护是一项非常重要的技术性。酚醛树脂树脂具有较好的结构力学和耐湿热特性，特别是耐瞬间持续高温烧损特性出色，广泛用于航空工业中便于烧损的复合材料基材，碳纤维材料/酚醛树脂复合材料是重要的耐烧损材料。当代火箭弹也大量使用复合材料，如应用优秀纤维缠绕生产制造复合材料外壳、火箭弹喷嘴和再进维护外壳，常应用碳纤维材料／酚醛树脂材料开展热防护，并已使用碳/碳复合材料，这类碳 复合材料一般是由碳布选用煅烧或有机化学汽相堆积法来制造。

航空公司材料的高速发展在航空航天工业生产中占有极其重要的部位，“一代材料，一代四轴飞行器”是航空航天产业发展的生动真实写照，都是航空航天材料推动相关领域发展趋势的真实叙述。伴随着纺织机械设备与工艺的发展趋势，纺织复合材料做为一类新兴的优秀材料，在航空航天工业生产中的运用终将愈来愈普遍。