碳纤维复合材料航空航天应用(三)
高模量碳纤维质轻,刚性,尺寸稳定性和导热性好,很早就应用于人造卫星结构体、太阳能电池板和天线中。目前卫星上的太阳能电池板多采用碳纤维复合材料制作,碳纤维树脂复合材料用于航天飞机舱门、机械臂和压力容器、隔热瓦等。为了保证飞行器能安全飞行,外壳共有8 种保护层,分别为:低温重复使用表面绝热材料LRSI;高温重复使用表面绝热材料HRSI;柔性重复使用表面绝热材料FRSI;高级柔性重复使用表面绝热材料AFRI;高温耐熔纤维复合材FRIC―HRSI;增强碳/碳材料RCC;金属;二氧化硅织物。其中增强碳/碳材料RCC,可使航天飞机承受高达温度1700℃。“哥伦比亚”号航天飞机事故也是碳/碳材料RCC连接处未承受大气摩擦产生的高温而引发的事故。碳纤维在航空航天方面应用更为成熟。
碳纤维具有吸附功能
活性炭纤维的吸附是纯物理吸附。众所周知碳分子具有吸附的功用,在有害气体分子运动的一同,触碰到活性炭纤维的表面,而碰孔径约为分子直径1.2 至3倍的微孔时,便进入了孔隙中,被碳分子所吸附。不断吸附有害分子直至孔隙被这些分子填满中止。这一进程详解的话可理解为孔隙具有吸附势,靠碳分子与被吸附分子的引力而构成的,孔径越小,吸附势越强;磕碰分子的直径与活性炭纤维孔隙直径要匹配,当分子直径略小于孔径时,分子碰到孔往后就被吸附了。
碳纤维航空航天应用(火箭、导弹)
碳纤维复合材料在导弹、运载火箭和卫星飞行器上结构、功能一体化的作用,其应用水平和规模关系到武器装备的提升。主要应用于导弹弹头、弹体和发动机壳体、结构件件上。其中碳纤维与酚醛树脂复合在弹头、发动机喷管等耐烧蚀部件作为重要防热材料。例如:美国侏儒、民兵、三叉戟等战略导弹壳体上成熟应用。发动机壳体采用碳纤维复合材料的有美国三叉戟-2 导弹、战斧式巡航导弹、大力神一4 火箭、法国的阿里安一2 火箭、日本的M-5火箭等。使用的IM-7 碳纤维抗拉强度为5.3GPa ,东丽T-800 纤维抗拉强度:5.65Gpa、杨氏模量300GPa。碳纤维/酚醛复合材料在耐高温性能方面已成功应用,如:阿里安娜V Flight164上。碳纤维复合材料的发展关系到航天整体技术的发展。