C/C復合材料在高超聲速導彈上的應用研究

馬俊飛,劉 濤,韓寶瑞,鄒敏懷，劉柏玉

（洪都航空工業集團，江西 南昌330024）

0 引言

高超聲速導彈在飛行過程中， 表面受到強氣流的摩擦而產生大量的熱能，5 Ma 時彈體最高溫度達到1 000 ℃以上。 為保證導彈在飛行過程中彈體結構完整、飛行姿態精確控制、高精度制導，使導彈能圓滿完成飛行任務， 不因氣動加熱以及其它熱載荷與機械載荷的聯合作用而受到破壞，因此，采取熱防護措施成為必然。

目前，導彈、飛機以及衛星等殼體材料一般為熔點在650℃～1 500 ℃左右的金屬材料。 其主要防熱材料為難熔金屬、C/C 復合材料、陶瓷復合材料等。難熔金屬成本高、 密度大、 難以加工和抗氧化性差等缺點， 使其很難成為高超聲速飛行器理想的熱防護材料。 因此，碳/碳復合材料、陶瓷復合材料是熱防護材料的發展方向[1-2]。

C/C 復合材料作為優異的結構-功能一體化工程材料，自1958年誕生以來，在軍工方面得到了長足的發展， 其中最重要的用途是用于導彈的熱結構材料[3-4]。 C/C 復合材料是碳纖維增強碳基體的復合材料，具有高強高模、比重輕、熱膨脹系數小、抗腐蝕、抗熱沖擊、耐摩擦性能好、化學穩定性好等一系列優異性能[5]，是一種新型的超高溫復合材料。C/C 復合材料的高強高模特性來自碳纖維， 隨著溫度的升高，C/C 復合材料的強度不僅不會降低，而且比室溫下的強度還要高。 表1 為C/C 復合材料在美國戰略導彈上的應用[6]。

C/C 復合材料在高溫熱處理后的化學成分，碳元素高于99%，像石墨一樣，具有耐酸、堿和鹽的化學穩定性。……