在航天結構(gòu)設計中,要求設計的構件(jiàn)盡可(kě)能輕,同時又要滿足強度剛度要求。對於某些次承力結構可以使用夾層(céng)結(jié)構設計來滿足強度、剛度(dù)要求(qiú),達到明顯減輕質量(liàng)的效果。蜂窩夾層結構不(bú)但具有質量輕、強度高、抗彎性能好等(děng)優點,而且通過控製成型(xíng)工藝可得到光(guāng)滑平整的外型,從而具有優良的氣(qì)動性能,同時蜂窩夾(jiá)層結構還具(jù)有力學性能、電性能、隔熱性能可設計性,使其作為結構功能一體化材料廣泛應用於(yú)航(háng)空航天領域。
常用的(de)蜂窩芯為鋁蜂窩、Nomex蜂窩和玻璃蜂窩,麵(miàn)板可以是鋁合金、碳/環(huán)氧複合材(cái)料、玻璃(lí)鋼等。但(dàn)是上述蜂窩夾層結構使用溫度不高於200~C,對於溫度要求更高的情況,就顯得無能為力了(le)。聚酰亞胺複合材料具有優異的耐熱性和力學性能,但聚酰(xiān)亞(yà)胺蜂窩夾層結構在國內研究較少。航天材料及工(gōng)藝研究所近年來開展了(le)聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構(gòu)複合材料的探索研究,開發出(chū)了輕質耐高溫聚酰亞(yà)胺蜂窩夾層結構。麵板選用聚酰亞胺複合材料,蜂窩芯選取玻璃布增強聚酰亞胺複合(hé)材料。蜂窩夾層結構采用二次固化工藝,分別固(gù)化成型麵板和蜂窩芯,最後(hòu)將麵板和芯子膠接,形成聚酰亞(yà)胺複合材料蜂窩夾層結構。
試驗結果(guǒ)表明,聚酰亞胺複合材(cái)料蜂窩(wō)夾層結(jié)構具有較好的隔熱性能,並且具有良好的阻燃(rán)性能。試驗(yàn)過程中沒有發生層間開裂和嚴重變形的情形,而對比試驗(yàn)件酚醛玻璃鋼板(bǎn)材出現了燃燒和嚴重的層(céng)間開裂和嚴重變形(xíng)的(de)現象。試驗結果表明(míng)聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構具有良好的隔熱性能(néng)和抗(kàng)熱變(biàn)形能力。
目(mù)前,聚(jù)酰亞胺蜂窩夾層結構複合材料存在蜂窩芯子的節點膠耐溫性與聚酰亞胺複合材料的成型工藝不匹配(pèi),芯子固化過程中(zhōng),節(jiē)點膠分解炭化,造(zào)成結點(diǎn)強度嚴重(chóng)下降,導(dǎo)致了整個蜂窩夾層結構的力(lì)學性能下降。因此需要研(yán)製開發適合(hé)耐高(gāo)溫聚酰亞胺(àn)複合材(cái)料的成型工藝的高溫節點膠,提高結構整體性能。聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構具有良好(hǎo)的隔熱性能和力(lì)學性能,能夠減少隔熱層的厚度和提高結構剛度,實現結構輕質化和功能化,有(yǒu)望應用(yòng)於導彈和運載火箭(jiàn)特殊場合等的隔熱(rè)板、天線(xiàn)罩(zhào)、整流罩等。