在航天結構設計中,要求設計的構件盡可能輕,同時又要滿(mǎn)足強度剛度要求。對於某些次承力結構可以使(shǐ)用夾層結構設計來滿足強度、剛度要求,達到明顯減輕質量的效果。蜂(fēng)窩夾層結構不但具有質量輕、強度高、抗彎(wān)性能好等優點,而且通過控(kòng)製成型工藝可得到光(guāng)滑平整的外型,從而具(jù)有優良(liáng)的氣動性能,同時蜂窩夾層結(jié)構還具有力學性能、電性能、隔熱性(xìng)能(néng)可設計性,使其(qí)作為結構功能一體化材料廣泛應用於航空航天領域。
常用的蜂窩芯為鋁蜂窩、Nomex蜂窩和玻璃蜂窩,麵板可以是(shì)鋁合金、碳/環氧複合材料、玻璃鋼等。但是上述(shù)蜂窩夾層結構使用溫度不高於200~C,對於(yú)溫度要求更高(gāo)的情況,就顯(xiǎn)得無能(néng)為力了。聚酰亞胺複合材料具有優異的耐(nài)熱性和力學性能,但聚酰亞胺蜂窩夾(jiá)層結構在國內研究(jiū)較少。航天材料及工藝研究所近年來開展(zhǎn)了聚(jù)酰亞胺蜂窩夾(jiá)層結構複合材料的探(tàn)索研究,開發出了輕質(zhì)耐高溫聚酰亞胺蜂(fēng)窩夾層結構(gòu)。麵(miàn)板選用聚酰亞(yà)胺複合材料,蜂窩芯選(xuǎn)取玻璃布增強(qiáng)聚酰亞胺複(fù)合材料。蜂窩夾層結構(gòu)采用二次固化工藝,分別固化成(chéng)型麵板和蜂窩芯,最後將麵板和芯子膠接,形成聚酰亞胺(àn)複合材料(liào)蜂窩夾層結構。
試驗結果表明,聚(jù)酰亞胺複合材料蜂窩夾層結構具有較好的隔熱性能,並且具有良好的阻燃性(xìng)能。試驗過程中沒有發生層間(jiān)開裂和(hé)嚴(yán)重變形(xíng)的(de)情(qíng)形,而對比試驗件酚醛玻璃(lí)鋼板材出現了燃燒(shāo)和嚴重的層間開裂(liè)和嚴重變形的現象。試驗結果表明(míng)聚酰亞胺蜂窩夾層結構具有良好(hǎo)的隔熱性能和(hé)抗熱變形能力。
目前,聚酰亞胺蜂窩夾層結構複合材料存在蜂窩芯子的節點(diǎn)膠耐溫性與聚酰亞胺複合材料的成型工藝不匹配,芯子固化過程中,節點(diǎn)膠分解炭(tàn)化,造成結點強度嚴重下降,導致了整個蜂窩夾層結構的力學性能下降。因此(cǐ)需要研製開發適合耐高溫聚酰亞胺複合(hé)材料的成型工(gōng)藝(yì)的高溫節點膠,提高結(jié)構整體性(xìng)能。聚酰亞胺蜂窩夾(jiá)層結構具有良好的隔熱性能和(hé)力學性能(néng),能夠減少隔熱層的厚度和提高結構剛度(dù),實現(xiàn)結構輕質化和功能化,有望應用於導(dǎo)彈和運載火箭特殊場合等的隔熱板、天線罩(zhào)、整流罩等。