三維編織碳/酚醛復合材料研究進展

李茂源 陳曉妍 盧 林 李奕臻 崔 光 趙 路 曹淑波 王施達

（北京機電工程總體設計部，北京 100854）

0 引言

碳纖維增強酚醛樹脂復合材料是一種理想的燒蝕型熱防護材料，具有優異的力學和燒蝕性能，能夠適應不同熱流環境，現已被用于空天飛機、彈道導彈、飛船返回艙的熱防護系統。低密度碳/酚醛材料的代表是PICA（Phenolic Impregnated Carbon Ablator），由酚醛樹脂浸漬短切碳纖維氈層合體制成，密度和熱導率較低，曾被用于星塵號返回艙熱防護結構。但彈道導彈面臨的短時高熱流熱環境和氣流沖刷環境對熱防護材料提出了更高的防熱和力學要求，三維編織碳/酚醛因其優異的力學、燒蝕性能和可設計性而成為理想的候選材料。

三維編織碳纖維織物是將連續纖維通過空間上的交叉編織形成的一體化結構，這種特殊結構使得三維編織碳/酚醛復合材料具有更優異的燒蝕性能和力學性能，能更好地維持燒蝕型面［1］。隨著超聲速飛行器的不斷發展，飛行器表面的氣動熱載荷對熱防護系統提出了更加嚴苛的要求，防熱、結構一體化設計成為未來的趨勢，三維編織碳/酚醛復合材料逐漸體現出它的優勢。本文分別從三維編織纖維預成型體、酚醛樹脂基體、成型工藝和三維編織碳/酚醛復合材料耐燒蝕性能四個方面介紹相關研究進展。

1 三維編織碳纖維預成型體

三維編織纖維預成型體技術發展于20世紀70年代，最早用于替代高溫合金制備C/C復合材料飛機剎車片。三維編織復合材料具有優異的抗沖擊性能和層間強度，是鋪層結構的數倍或數十倍，因其更優異的力學性能和可設計性，很快被應用于航空、航天等領域。……