航空航天領(lǐng)域相關(guān)討論

文/王彰明，湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)

我國(guó)于上世紀(jì)便開(kāi)始對(duì)航空航天領(lǐng)域進(jìn)行探索與發(fā)現(xiàn)，目前已取得初步成果。為保障21世紀(jì)我國(guó)航天航空事業(yè)得到進(jìn)一步的開(kāi)拓、發(fā)展、創(chuàng)新，需針對(duì)此領(lǐng)域中的各個(gè)細(xì)節(jié)持續(xù)而科學(xué)地展開(kāi)探索。以航空航天領(lǐng)域中的基礎(chǔ)，即航空航天設(shè)施所使用的復(fù)合型材料展開(kāi)分析。作為行業(yè)中關(guān)系發(fā)展安全、發(fā)展合理的重要因素之一，其關(guān)系到安全因素與經(jīng)濟(jì)特征，盡可能地實(shí)現(xiàn)技術(shù)層面需求，能夠切實(shí)保障行業(yè)發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)材料制造業(yè)與航空航天業(yè)的雙向發(fā)展。

1 航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀

航空航天材料，即為制造航空航天飛行器、相關(guān)設(shè)備的材料。此類材料的特點(diǎn)是較為適應(yīng)航空航天飛行器的所處環(huán)境，目前我國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)中所采用的的材料多為四類，材料多具備以下性質(zhì)：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料。應(yīng)用角度觀察此類材料，其具有一定程度上的相似，可將此類材料分為結(jié)構(gòu)材料、功能材料兩類。結(jié)構(gòu)材料，顧名思義即為應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域中相關(guān)設(shè)備的外部及結(jié)構(gòu)中的材料，具有一定的耐磨、抗壓優(yōu)點(diǎn)，可支撐飛行器結(jié)構(gòu)、保障飛行器結(jié)構(gòu)不受外界因素影響。目前此類材料已逐漸向輕量化、高強(qiáng)度化發(fā)展；功能材料則指該材料處于某特定情況下具有特殊表現(xiàn)，可根據(jù)此類特殊表象將其適用于對(duì)應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)，如吸波材料、隔音材料、光感材料等。功能材料不僅可利用于航空航天產(chǎn)業(yè)中，更可利用于生活中其他方面，作為信息材料中的一種，其具有適應(yīng)性強(qiáng)、上限較高等特點(diǎn)，但此類材料的價(jià)值較高?，F(xiàn)階段，此兩種材料的實(shí)際應(yīng)用中已逐漸向一體化趨勢(shì)發(fā)展，即材料性與功能性并重，逐漸向輕量化發(fā)展。

2 材料發(fā)展探析

將復(fù)合材料進(jìn)行較為徹底的分析，可發(fā)現(xiàn)有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料通過(guò)復(fù)合工藝、經(jīng)較為復(fù)雜的空間組合形成新式材料。此類材料為不同材料的簡(jiǎn)單混合，采用特定技術(shù)使兩類材料的優(yōu)點(diǎn)疊加，使單一此材料具有多種特性。目前較為常見(jiàn)的復(fù)合材料為樹(shù)脂基符合材料、金屬基材料、陶瓷基材料等。樹(shù)脂基復(fù)合材料則主要以樹(shù)脂作為基體，將樹(shù)脂中加入連續(xù)纖維，并最終形成材料，將此類材料作為增強(qiáng)材料與普通材料對(duì)比，其密度與目前應(yīng)用范圍較廣的鋼材料相比，約為其20%左右，與鋁合金材料相比約為其一半，且此類樹(shù)脂復(fù)合材料所體現(xiàn)出的實(shí)用性數(shù)據(jù)，如比強(qiáng)度、比模量等較上述二者更高。目前條件下，較為常見(jiàn)的樹(shù)脂基復(fù)合材料包括碳纖維復(fù)合材料，且主要為此類材料。環(huán)氧樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料作為典型代表，實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中表現(xiàn)出良好的綜合性能，且體現(xiàn)性能，提升材料整體質(zhì)量的同時(shí)在經(jīng)濟(jì)層面上也有較為良好的狀態(tài)。經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展，此類行業(yè)中相關(guān)研究人員為提升樹(shù)脂基復(fù)合材料的使用性能，出現(xiàn)一種特殊材料研究方式，即為針對(duì)環(huán)氧的特性基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)雙馬來(lái)亞胺基、耐高溫聚酰亞胺基等復(fù)合材料，既推動(dòng)該材料相關(guān)范圍內(nèi)的整體發(fā)展，使其在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用，其中既包括規(guī)模較大的整體厚壁板、加筋壁板、雙曲度加筋壁板、骨架和蒙皮的整體結(jié)構(gòu)等，可用于復(fù)合材料管材、旋轉(zhuǎn)體構(gòu)件。實(shí)際應(yīng)用中，此類材料于航天航空產(chǎn)業(yè)中多利用于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體（火箭發(fā)動(dòng)機(jī)）、雷達(dá)罩等。其不僅可適用于此類大型器械，相關(guān)機(jī)械化程度要求高的小型制件等方面也同樣可使用此類技術(shù)。

3 材料未來(lái)發(fā)展領(lǐng)域

根據(jù)材料發(fā)展領(lǐng)域分析，未來(lái)模式下我國(guó)航天航空材料的發(fā)展趨勢(shì)為耐高溫與輕量化。耐高溫材料可保障發(fā)動(dòng)及正常運(yùn)行，以便支持航程較長(zhǎng)、速度較快的航空航天活動(dòng)。此類活動(dòng)中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求較大，發(fā)動(dòng)機(jī)推力、推重比等參數(shù)要求較為嚴(yán)格，此類參數(shù)的提升除對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)能、轉(zhuǎn)速有較大要求以外，更對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度、壓力比、燃燒室溫度有關(guān)。此類條件下若材料耐溫能力較差，即便發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)此類條件，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)、速度較快的航空航天工作。因此，耐溫材料作為材料發(fā)展中較為突出的發(fā)展方向，具有較為重要的意義。研究此類材料，將其于原有基礎(chǔ)上做出適當(dāng)提升能夠保障此類材料對(duì)航空航天事業(yè)做出較大貢獻(xiàn)。

質(zhì)輕材料為未來(lái)航空航天材料發(fā)展的趨勢(shì)。與上文所述相同，此類材料對(duì)未來(lái)背景下的發(fā)展將注重比強(qiáng)度、比模量。此類材料最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)以碳纖維復(fù)合材料為主，未來(lái)階段中此類材料特性將決定其應(yīng)用于航天飛機(jī)、相關(guān)飛行器中的比重逐漸增大，應(yīng)用環(huán)境中的大部分市場(chǎng)占有率也較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)調(diào)查研究與文獻(xiàn)考察，借助各類媒體中的報(bào)道，可明顯發(fā)現(xiàn)我國(guó)航空航天事業(yè)已有明顯進(jìn)展，且已獲得一定成果。復(fù)合型材料在航空航天事業(yè)中應(yīng)用的范圍較廣，絕大多數(shù)航天、航空產(chǎn)業(yè)中的零件、外殼等零件皆需要依賴此類復(fù)合材料技術(shù)，研究并創(chuàng)新此類材料技術(shù)能夠有效為我國(guó)航空航天事業(yè)做出部分貢獻(xiàn)。目前我國(guó)航空航天事業(yè)雖已具有一定規(guī)模。但相關(guān)領(lǐng)域中距離發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定差距，需切實(shí)加強(qiáng)領(lǐng)域投入，為相關(guān)領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。