隨著全球火箭、導(dǎo)彈和宇航技術(shù)的飛速發(fā)展，飛行器飛行中的高過(guò)載以及高能量推進(jìn)劑產(chǎn)生的高熱流等惡劣條件對(duì)耐熱層提出了更加苛刻的耐燒蝕、耐熱流沖刷以及機(jī)械力學(xué)性能等方面的要求。以基體、增強(qiáng)纖維和界面相為主組成的復(fù)合材料由于其優(yōu)異的力學(xué)性能、功能特性、材料可設(shè)計(jì)性及易成型等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前主要的燒蝕材料。固體火箭噴嘴的整流罩主要由二維增強(qiáng)酚醛樹脂預(yù)浸后，放入熱壓罐中在高溫高壓下固化成型。由于工藝步驟較多，成本相對(duì)偏高，但生產(chǎn)出來(lái)的制品力學(xué)性能較差，特點(diǎn)是層間強(qiáng)度較低。改進(jìn)其成型工藝有三個(gè)目前：1、提高力學(xué)材料性能，減少部分或全部的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；2、簡(jiǎn)化工藝流程使其對(duì)環(huán)境更加友好；3降低成本。

5.1  增強(qiáng)體的選擇                            

為克服二維織物復(fù)合材料層間強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，采用三維整體編織增強(qiáng)體。三維整體編織構(gòu)件使復(fù)合材料的增強(qiáng)部為不分層的整體，具有比強(qiáng)度高、比模量大、可設(shè)計(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了層合結(jié)構(gòu)復(fù)合材料層間強(qiáng)度低、易沖擊損傷的缺點(diǎn)。這里采用針織型三維整體編織增強(qiáng)體。

5.2  樹脂選擇

樹脂的選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用高含碳量酚醛樹脂，酚醛樹脂在火焰燒蝕下樹脂會(huì)碳化，形成一層在高溫下十分穩(wěn)定的多孔碳均勻附在纖維表面上，對(duì)纖維起到“強(qiáng)化”作用，從而提高了材料的耐燒蝕性能。此外適合成型工藝的樹脂體系要求在注膠溫度下樹脂具有較低的粘度，對(duì)纖維增強(qiáng)體浸潤(rùn)性好。且樹脂在注膠溫度下有足夠的凝膠時(shí)間以保證樹脂能完全通過(guò)模具并浸潤(rùn)纖維增強(qiáng)體。因此，需對(duì)樹脂進(jìn)行改性使其粘度保持在一定水平以滿gesep全球節(jié)能環(huán)保網(wǎng)足注射工藝條件，同時(shí)得到的制品孔隙率較低。由于整個(gè)工藝生產(chǎn)的這類型產(chǎn)品較少，每年僅僅幾個(gè)。因此盡可能在原有投資的基礎(chǔ)上改進(jìn)工藝，特別是酚醛樹脂制品固化過(guò)程中使用現(xiàn)有的熱壓罐。

   　5.3  注射方法                            

纖維增強(qiáng)體被放置在一根金屬心軸上，然后將其放入熱壓罐加熱至注射溫度。模具頂部抽成真空，樹脂在壓力作用下從底部注射入模具。當(dāng)模具內(nèi)充滿樹脂時(shí)，樹脂輸送閥門關(guān)閉，開始固化過(guò)程。由于整流罩和尾噴管整流錐形狀尺寸有較大的不同，因此設(shè)計(jì)了兩套不同的注射方案。整流罩的纖維增強(qiáng)體平行于模具軸線放置，樹脂從底部注射入模具內(nèi)。在模具頂部抽真空的同時(shí)，提供一定的注射壓力，使基體樹脂沿軸線流動(dòng)至模具頂部。屬噴管整流錐要比整流罩高，而且纖維增強(qiáng)體的定位不同。因此，在模具頂部抽真空時(shí)，樹脂連續(xù)地注入模具內(nèi)并呈現(xiàn)為許多圓環(huán)狀。在滲透增強(qiáng)體預(yù)制件前，樹脂沿著液體方向流動(dòng)。這種方法特別適合制備較高的零件。

5.4  總結(jié)

該工藝簡(jiǎn)化了火箭噴嘴零件設(shè)計(jì)，降低了成本，并滿足了其功能性。樹脂復(fù)合三維編織體制造的高強(qiáng)度、耐燒蝕復(fù)合材料，其力學(xué)性能接近于鋼，燒蝕性能大大好于模壓和纏繞復(fù)合材料。證明了該改進(jìn)工藝中，增強(qiáng)體的選擇、樹脂的選擇和工藝過(guò)程是可行的，該RTM工藝設(shè)計(jì)制作火箭噴嘴零件時(shí)，保留使用了熱壓罐等設(shè)備，在原有工藝平臺(tái)的基礎(chǔ)上最大限度地降低了成本。通過(guò)試驗(yàn)表明，該零件制品滿足了密度、多孔性以及燒蝕性能，并且具有良好的力學(xué)性能，簡(jiǎn)化了零件結(jié)構(gòu)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

  6  結(jié)束語(yǔ)                            

新型航空航天器的先進(jìn)標(biāo)志之一是結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性，而先進(jìn)復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分時(shí)性的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)技術(shù)。當(dāng)前航空航天復(fù)合材料的發(fā)展方向是低成本、高損傷容限、通用化、多功能化和結(jié)構(gòu)一體化，而且主要不依賴材料化學(xué)上的進(jìn)步來(lái)?yè)Q取綜合性能的進(jìn)步，即在現(xiàn)有的設(shè)備材料平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)工藝等以獲得高性能先進(jìn)復(fù)合材料。目前，我國(guó)應(yīng)該抓緊有利時(shí)機(jī)開展這方面的技術(shù)研究和應(yīng)用，縮短我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的復(fù)合材料工業(yè)的差距。尤其在RTM-三維編織復(fù)合材料設(shè)法擺脫對(duì)昂貴復(fù)雜的預(yù)浸工藝和高能耗熱壓罐的依賴，制備具有復(fù)雜外形和高質(zhì)量、高尺寸精度要求的航空構(gòu)件十分有效。因此開展這項(xiàng)技術(shù)的研究，能夠?yàn)槲覈?guó)航空工業(yè)水平的迅速提高提供一條捷徑，并且對(duì)民用復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展也很有好處，還可以避免資源、能源及材料的浪費(fèi)和低水平重復(fù)的研究。積極開展RTM-三維編織復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)復(fù)合材料應(yīng)用的基礎(chǔ)研究，對(duì)我國(guó)發(fā)展先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)具有重要的意義