航天器热防护材料的发展概述.pdf

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1、航天返熙与遥感第32卷筹3羯88SPACECRAFrRECOVERY&REMOTESENSING2011年6月■—■●————■—■■●————●—■——■■■—●———■■——■一IIIIII—●—●——■■●■—●——■■■■■——■■—■————■—■—一航天器热防护材料的发展概述胡缓系左，l、彪冯态海(航夭材料及J=艺研究所国防科技重点实验室，j匕京100076)摘要文章简要介绍新型航天器的热防护材料的发展概况，重点介绍图内外碳／碳复合材料、起高温麓瓷麓耱、璃瓷基复合材孝}及新墅隔热榜耪筝热跨护材耪谚究工诈及英在飞行器上的应用，并对醣隔热

2、材料的发展趋势作简要评迷。关键谲热转护材耪碳／碳复合辑耪超嵩温陶瓷材料鞠瓷基复合材特隔热材料航天器中豳分类号：V25文献标识鹤：A文章编号：1009-8518(2011)03-0088-05DevelopmentofThermalProtectionMaterialsforSpaceVehicleHuJidongZuoXiaobiaoFengZhihai(NationalKeyLabom脚ofAdvancedFunctionalCompositeMaterials，AerospaceResearchInstituteofMaterialandPr

3、ocessingTechnology，Beijing100076，China)AbstractThedevelopmentstateofthermalprotectionmaterialsforspacevehicleinthisfieldwasreviewed，andinvestigationandapplicationofthermalprotectionmaterialsweredescribedsucha8carbon／carboncomposites，ultrahilghtemperaturecersmics，ceramicmatrix

4、compositeandthermalinsulationmaterials．Finallythedevelopmenttrendofthermalprotectionmaterialswasdiscussed．KeywordsThermalprotectionmaterialsCarbon／carboncompositesUltrahi协temperatureceramicsCeramicmatrixcompositeThermalinsulationmaterialsSpacevehicle1号l言载人飞船酌返露舱、重复使建的运载器《翅航天飞

5、机)及空夭飞规等，再入大气层时，由予航天器从接近真空的外空间进入稠密的大气层，再加之飞行速度很高(如航天飞机再入大气层高度lOOkm时的飞行速度失7800re／sttl)，它们都将瑟l盗阏样豹闽题：在大气层孛以嘉马赫数飞行时，飞行器程弹体表蹶会产生严重的气动加热．将对飞行器表面产生热损伤。因此防隔热材料是飞行器最重要的关键材料之一。防隔热材料是能够阻止热量传递，保护仪器或设备正常工作的一类材料。目前醚受到越来越多的关注，其研究与发展以及更新换代速度也日益加快隅。以下简要介绍航天器用防隔热材料网内外研究情况，并简要概述国内外谢碳复合材料、越高温隗瓷

6、材料、陶瓷基复合材料及新型隔热材料等热防护材料的研究工作及其在飞行器上的应用。睃穰蠹期：∞ll国l乏l第3麓镪继表等：航天器热防护料耱的爱震飘逡2国内外热防护材料研究进展由母烧蚀类热防护鸯砉瓣发展历史长，技术也相对痰熬，因此应雳也裰对广泛。铡如由酚醛、环氧树麟或硅橡胶为基体的低密度烧蚀材料适用于高焓、低热流和较长时间使用条件下的飞行器防热。是宇宙飞船返回舱和星际探测器中重要的热防护材辩删，如：“水星号”飞船用了玻璃／酚醛材料。“双予星座”飞船用了低密度甲慕硅橡胶基烧蚀材料，“阿波罗”飞船用了酚醛加环氧的低密度烧蚀材料嘲。俄罗斯，苏联系列飞船(如“

7、联盟TM”)返回舱则采用高密度烧蚀材料，由石棉玻璃布(大底处)或加氟特伦(侧壁处)构成烧蚀层。NASA晷蘸委在研翻酌“猎户麈”飞船麓淤热罩将是一静～次惶使蔫豹烧蚀系统，可邋过逐渐烧蚀来消耗掉大气再入过程中产生的高热。目前NASA艾姆斯中心(Amesresearchcenter)正在发展用于“猎户座”飞船的热防护系统，爨热材料也将采用瓣醛浸溃碳烧蚀毒害j

8、s}。在卫星、飞舷等航天器的高焓低热流区域，应用的聚合物基防热烧蚀材料多为充填肖中空微球的有机硅类弹性体材料，导弹武器地面设备、民用设施等也常应用这类热防护材料。洲际导弹弹头采用的主要烧蚀材料为碳

9、／碳复合材料，丽弹头的锥体部分则采用碳／酚醛材料。并已在“民兵瑶”、“三叉戟C4”等导弹上得绸成功翡应用。传统的烧蚀热防护魁以牺牲防热材