航空航天領域相關討論

文/王彰明，湖南師范大學附屬中學

我國于上世紀便開始對航空航天領域進行探索與發現，目前已取得初步成果。為保障21世紀我國航天航空事業得到進一步的開拓、發展、創新，需針對此領域中的各個細節持續而科學地展開探索。以航空航天領域中的基礎，即航空航天設施所使用的復合型材料展開分析。作為行業中關系發展安全、發展合理的重要因素之一，其關系到安全因素與經濟特征，盡可能地實現技術層面需求，能夠切實保障行業發展，進而促進材料制造業與航空航天業的雙向發展。

1 航空航天材料發展現狀

航空航天材料，即為制造航空航天飛行器、相關設備的材料。此類材料的特點是較為適應航空航天飛行器的所處環境，目前我國航空航天產業中所采用的的材料多為四類，材料多具備以下性質：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、復合材料。應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構材料、功能材料兩類。結構材料，顧名思義即為應用于航空航天領域中相關設備的外部及結構中的材料，具有一定的耐磨、抗壓優點，可支撐飛行器結構、保障飛行器結構不受外界因素影響。目前此類材料已逐漸向輕量化、高強度化發展；功能材料則指該材料處于某特定情況下具有特殊表現，可根據此類特殊表象將其適用于對應領域內，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業中，更可利用于生活中其他方面，作為信息材料中的一種，其具有適應性強、上限較高等特點，但此類材料的價值較高。現階段，此兩種材料的實際應用中已逐漸向一體化趨勢發展，即材料性與功能性并重，逐漸向輕量化發展。

2 材料發展探析

將復合材料進行較為徹底的分析，可發現有機高分子材料、無機非金屬材料通過復合工藝、經較為復雜的空間組合形成新式材料。此類材料為不同材料的簡單混合，采用特定技術使兩類材料的優點疊加，使單一此材料具有多種特性。目前較為常見的復合材料為樹脂基符合材料、金屬基材料、陶瓷基材料等。樹脂基復合材料則主要以樹脂作為基體，將樹脂中加入連續纖維，并最終形成材料，將此類材料作為增強材料與普通材料對比，其密度與目前應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，且此類樹脂復合材料所體現出的實用性數據，如比強度、比模量等較上述二者更高。目前條件下，較為常見的樹脂基復合材料包括碳纖維復合材料，且主要為此類材料。環氧樹脂基碳纖維復合材料作為典型代表，實際應用環境中表現出良好的綜合性能，且體現性能，提升材料整體質量的同時在經濟層面上也有較為良好的狀態。經較長時間發展，此類行業中相關研究人員為提升樹脂基復合材料的使用性能，出現一種特殊材料研究方式，即為針對環氧的特性基礎上，進一步研發雙馬來亞胺基、耐高溫聚酰亞胺基等復合材料，既推動該材料相關范圍內的整體發展，使其在多個領域內得到應用，其中既包括規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構等，可用于復合材料管材、旋轉體構件。實際應用中，此類材料于航天航空產業中多利用于發動機殼體（火箭發動機）、雷達罩等。其不僅可適用于此類大型器械，相關機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。

3 材料未來發展領域

根據材料發展領域分析，未來模式下我國航天航空材料的發展趨勢為耐高溫與輕量化。耐高溫材料可保障發動及正常運行，以便支持航程較長、速度較快的航空航天活動。此類活動中對發動機的要求較大，發動機推力、推重比等參數要求較為嚴格，此類參數的提升除對發動機動能、轉速有較大要求以外，更對發動機進口溫度、壓力比、燃燒室溫度有關。此類條件下若材料耐溫能力較差，即便發動機能夠實現此類條件，也無法實現較遠、速度較快的航空航天工作。因此，耐溫材料作為材料發展中較為突出的發展方向，具有較為重要的意義。研究此類材料，將其于原有基礎上做出適當提升能夠保障此類材料對航空航天事業做出較大貢獻。

質輕材料為未來航空航天材料發展的趨勢。與上文所述相同，此類材料對未來背景下的發展將注重比強度、比模量。此類材料最早出現于20世紀60年代，當時以碳纖維復合材料為主，未來階段中此類材料特性將決定其應用于航天飛機、相關飛行器中的比重逐漸增大，應用環境中的大部分市場占有率也較高。

4 結束語

經調查研究與文獻考察，借助各類媒體中的報道，可明顯發現我國航空航天事業已有明顯進展，且已獲得一定成果。復合型材料在航空航天事業中應用的范圍較廣，絕大多數航天、航空產業中的零件、外殼等零件皆需要依賴此類復合材料技術，研究并創新此類材料技術能夠有效為我國航空航天事業做出部分貢獻。目前我國航空航天事業雖已具有一定規模。但相關領域中距離發達國家還有一定差距，需切實加強領域投入，為相關領域做出貢獻。