高性能树脂基复合材料在空天环境下的现状

 

　　高性能树脂基复合材料可使飞行器结构减重25%-30%，在航空航天领域得到了大量应用，可用于制备机翼、前机身、尾翼、机用雷达天线罩、发动机外涵道机匣、管道等结构件。这些结构件大多直接裸露于空天环境下，经受各种空天环境因素的综合作用。空天交变温度场一般在-140-140℃范围内变化。由于增强纤维与基体树脂之间的热膨胀系数相差一个数量级以上，在这种交变温度场的作用下，复合材料内部会产生交变热应力和热应变，导致材料受到损伤。空天飞行器运行环境的气体压力一般小于10-3Pa。真空环境导致复合材料产生析气效应，使其力学性能降低。高温、低温和湿热环境同样会对聚合物基复合材料的性能产生明显影响。

 

　　空天飞行器面临的服役环境比普通飞机更加苛刻，环境损伤与动态载荷进行耦合后，会加剧复合材料构件变形、失效的进程，从而成为制约整机可靠性与寿命的瓶颈。为了提高空天飞行器的可靠性与寿命，必须对其主要的环境因素－真空、高低温交变、湿热与树脂基复合材料的交互作用进行深入研究，探寻复合材料动态力学性能演化规律及损伤机理，为设计选材提供依据及指导，同时为建立我国的空天材料性能数据库提供支撑。