碳纤维行业150页深度研究报告：高端制造业换装首选材料(31)

火箭、导弹、卫星：耐高温、轻质高强是坚定的目标
航天装备如火箭、导弹等一般飞行速度较高，根据资料显示，当导弹飞行速度达 4-10 马赫时，表面温度范围可达 445-3173℃，普通的铝合金甚至钛合金都难以满足 要求。综合考量对比下，密度仅有高温合金的 1/4-1/3 且能在高温下依然保持优异 力学性能的碳纤维复合材料无疑是未来最佳选择。 在大型运载火箭上，碳纤维应用多用于整流罩、发动机壳体等结构中，特别是上 面级结构中广泛采用碳纤维，有效地减轻了上面级结构质量，对提高运载火箭发射 有效载荷的能力具有十分明显的效果。美国的“大力神”火箭采用碳纤维作为整流 罩、级间段舱体和锥形尾舱承载结构材料，级间段蒙皮和锥形尾舱壳体采用的是 IM7 /8552 复合材料。另外美国、日本、法国的固体发动机壳体主要采用碳纤维，如美国“三叉戟”－2 导弹、“战斧”式巡航导弹、“大力神”－4 火箭、法国的“阿里安娜 2”型火箭、日本的 M－5 火箭等发动机壳体，其中使用量最大的是美国赫氏公司生 产的 IM －7 中模高强碳纤维，抗拉强度为 5.3GPa。

碳纤维大量使用可以减轻导弹的质量,增加导弹的射程,提高落点的精度,因此 碳纤维复合材料常应用于导弹壳体、发射筒等结构中。俄罗斯圆锤潜艇发射导弹、 白杨-M 型导弹的发动机喷管及大面积防热层均使用粘胶基碳纤维增强的酚醛复合 材料。美国的 PAC-3 发动机壳体使用 IM-7 碳纤维、战斗部壳体使用 T300 碳纤维。 THAAD 萨德导弹采用了高强中模碳纤维树脂基复合材料作为发动机壳体材料,并在 其拦截器舱体结构中使用了高模高强碳纤维。法国 M51 弹道导弹使用由碳纤维复合 材料编织而成的发动机外壳。高模量碳纤维增强碳复合材料常用于人造卫星结构体、太阳能电池板和天线中。
发动机：减重兼顾耐高温
提高推重比、降低服役成本一直是军用发动机的研制焦点。当前最先进的 F119 涡轮发动机进气口温度已高达到 1700℃左右，目前耐热性能最好的镍基高温合金材 料工作温度在 1100℃左右，因而必须采用隔热涂层以及设计最先进的冷却结构才能 满足先进航发的热结构用材需求，寻找下一代耐高温性能优异的材料便成为了航空 发动机设计的关键。