航天器材料

航天器材料 hangtianqi cailiao

spacecraft material

製造航天器的材料與飛機材料、火箭和導彈材料大致相同。

人造地球衛星與空間探測器的結構材料大多採用鋁合金和鎂合金，要求高強度的零部件則採用鈦合金和不鏽鋼。為了提高剛度和減輕重量，已開始採用高模量石墨纖維增強的新型複合材料。衛星體和儀器設備表面常覆有溫控塗層，利用熱輻射或熱吸收特性來調節溫度。航天器上的大面積太陽翼初期為鋁合金加筋板或夾層板結構，後來改用石墨纖維複合材料作面板的鋁蜂窩夾芯結構，更先進的輕型太陽翼則以石墨纖維複合材料作框架，蒙上聚醯胺薄膜。面積更大的柔性太陽翼全部由薄膜材料製成。大型拋物面天線是現代衛星的重要組成部分，原來多採用鋁合金或玻璃鋼製造，但隨著天線指向精度的提高，已改用熱膨脹係數極小的輕質材料。石墨和芳綸在一定的溫度範圍內具有負膨脹係數，可通過材料的鋪層設計製造出膨脹係數接近於零的複合材料，從而成為製造天線的基本材料。超大型天線需製成可展開的傘狀，其骨架由鋁合金或複合材料製成，反射面為塗有特殊塗層的聚酯纖維網或鎳-鉻金屬絲網。衛星體內還使用多層材料、工程塑料、玻璃鋼等作為隔熱材料，用二硫化鉬固體潤滑劑等作為運動部件的潤滑材料，用硅橡膠等作為艙室的密封材料。

載人飛船各艙段的結構材料大多是鋁合金、鎂合金和鈦合金。載人艙段的側壁採取輻射防熱措施，外蒙皮為耐高溫的鎳基合金或鈹板，內部結構為耐熱鈦合金。外蒙皮與內部結構之間填以石英纖維等各種隔熱材料。載人艙靠外蒙皮的高輻射特性和隔熱層的良好的隔熱特性，保持艙內有適宜的工作溫度。載人艙的頭部經受的熱流高，須採用與導彈頭部相似的燒蝕材料。

太空梭的軌道器大部分用鋁合金製造。支承主發動機的推力結構用鈦合金製造；中機身的部分主框採用以硼纖維增強鋁合金的金屬基複合材料；貨艙艙門用石墨纖維增強環氧樹脂複合材料作面板的特製紙蜂窩夾層結構。太空梭使用百次左右，再入大氣層時的防熱是一個重要的問題，因此使用了各類表面隔熱材料，其中主要是新型陶瓷隔熱瓦。