新型轻质热防护复合材料的研究进展

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1、第２１卷第４期载人航天Ｖｏｌ．２１Ｎｏ．４２０１５年７月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＪｕｌ．２０１５·高端论坛·新型轻质热防护复合材料的研究进展韩杰才，洪长青，张幸红，程海明，薛华飞（哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨１５０００１）摘要：针对未来深空探测飞行器对轻质复合材料的需求，总结了国内外航天防热复合材料的最新研究进展，提出了飞行器轻质热防护复合材料和充气式再入减速器热防护复合材料的设计、制备、考核和评价方法。重点介绍了两类新型轻质热防护复合材料设计、纳／微米结构调控和极端环境考核的阶段性研究成果，揭示

2、了服役环境-结构设计-材料制备-性能评价-系统集成的相关性，为我国载人航天复合材料与结构的快速发展提供技术支撑。关键词：轻质热防护；复合材料；微结构；极端环境中图分类号：Ｖ４５文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１５）０４-０３１５-０７ResearchProgressofNovelLightweightThermalProtectionCompositesＨＡＮＪｉｅｃａｉ，ＨＯＮＧＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉｎｇｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＧＨａｉｍｉｎｇ，ＸＵＥＨｕａｆｅｉ（ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉ

3、ｔｅｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｎｎｏｖｅｌｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｅｒｏｓｐａｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｄｅｅｐｓｐａｃｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｅｒ-ｏｓｐａｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒ

4、ｏａｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｔｅｓｔａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｉｎｆｌａｔａｂｌｅｆｌｅｘｉｂｌｅｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｐｒｏ-ｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｔｎａｎｏ／ｍｉｃｒｏ-ｓｃａｌｅｌｅｎｇｔｈ，ａｎｄｅｎｖｉｒ

5、ｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｓｔｉｎｇｆｏｒｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｔｅｘ-ｔｒｅｍｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｅｒｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｆｏｒｎｏｖｅｌａｅｒｏｓｐａｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｒｅｖｅａｌｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｍａｙｓｅｒｖｅａｓａｔｅｃｈｎ

6、ｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｄｖａｎｃｅｄａｅｒｏ-ｓｐａｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＣｈｉｎａ．Keywords：ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｅｘｔｒｅｍｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ殊，与传统复合材料的结构和性能存在较大的差１引言异。欧美等国一直把航天复合材料作为国家的基航天技术是研究太空科学、进行资源开发与础技术和关键技术大力发展，安排了系列研［３-４］应用的综合工程技术，是

7、高技术密集的尖端科学究。近年来，国外围绕新一代飞行器的快速发［１-２］技术。航天复合材料与结构是保障航天器在展开展了新一轮的材料技术创新驱动研究，例如轨服役、高速再入和安全返回的关键技术之一，其Ｘ-４３Ａ、ＨＴＶ-２、Ｘ-３７Ｂ、Ｘ-５１Ａ等飞行器的成功飞［５-８］涉及高温和超高温、强辐射、高真空、微重力等极行，标志着国外热防护复合材料技术已经进入端环境，具有显著的多学科交叉特点。由于航天了崭新的发展阶段。纵观国内外最新航天器的发复合材料产品结构复杂、工作条件和服役环境特展现状，航天复合材料总体发展趋势是耐高温、轻收稿日

8、期：２０１５-０２-０２；修回日期：２０１５-０５-２９基金项目：国家自然科学基金委创新研究群体基金（１０８２１２０１）作者简介：韩杰才（１９６６－），男，博士，教授，研究方向为飞行器结构与热防护系统、超高温热防护材料。Ｅ-ｍａｉｌ：ｈａｎｊｃ＠ｈｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ３１６载人航天第２１卷量化、低成本和多功能化，而材料