科學(xué)家正研究更柔軟航天飛行器 2020年航空航天材料產(chǎn)業(yè)調(diào)研及發(fā)展趨勢分析

• 2020年9月21日 ZhouXun來源：互聯(lián)網(wǎng)綜合 1498 99
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西安電子科技大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長李小平在大會上作了題為《柔性可變形跨域智能飛行前沿探索》的演講。據(jù)介紹，跨空域、跨速域的跨域飛行，是航空航天領(lǐng)域最具顛覆性和變革性的戰(zhàn)略發(fā)展方向。

科學(xué)家正研究更柔軟航天飛行器

從正在舉行的2020年中國航天大會上了解到，在全球航天這一前沿領(lǐng)域，我國科學(xué)家正進行相關(guān)研究。如果航天飛行器具備隨時變形或適應(yīng)環(huán)境連續(xù)改變能力等特殊性能，那么就可以在復(fù)雜飛行環(huán)境中完成更多更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

西安電子科技大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長李小平在大會上作了題為《柔性可變形跨域智能飛行前沿探索》的演講。據(jù)介紹，跨空域、跨速域的跨域飛行，是航空航天領(lǐng)域最具顛覆性和變革性的戰(zhàn)略發(fā)展方向。運用特殊材料和智能控制等技術(shù)，具備變高度、變厚度、變長度、機翼扭轉(zhuǎn)等能力，以及智能飛行等其他性能特性的柔性可變形跨域智能飛行器，是人類實現(xiàn)跨域飛行，自由進出和充分利用空間的重要手段之一。

航空航天材料是指飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一，也是航空航天材料科學(xué)是材料科學(xué)中富有開拓性的一個分支。航空航天材料有具有優(yōu)良的耐高低溫性能以及耐老化和耐腐蝕性能，能適應(yīng)空間環(huán)境。它廣泛應(yīng)用在航空航天和軍事領(lǐng)域，在民間的其它產(chǎn)品制造中也一展身手。雖然碳纖維材料有許多的優(yōu)點，但它的生產(chǎn)卻極其不易，生產(chǎn)工藝流程長，需要突破技術(shù)方面的困難多。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2019-2025年航空航天材料產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢預(yù)測報告》顯示：

航空航天用飛行器在飛行時需承受長時間氣動加熱，基體表面將產(chǎn)生高溫，為了保證飛行器的主體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部儀器設(shè)備的安全，須使用高效隔熱材料阻止外部熱流向內(nèi)部擴散。同時，輕質(zhì)高效的隔熱防護系統(tǒng)對降低飛行器載荷、延長飛行距離等均具有重要的意義。

碳納米纖維具有比表面積大、孔隙率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、比強度高等優(yōu)點，在電子、能源、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。碳納米纖維膜材料隨著石墨化程度的提升，耐高溫性能逐漸提升，然而其隔熱性能也將大幅下降，因此難以滿足耐高溫與隔熱性能同步提升的需求。陶瓷氣凝膠材料具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕及隔熱性能，是航空航天飛行器熱防護的主要材料之一。

2020航空航天材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

航空材料的發(fā)展趨勢在技術(shù)層面可用“六化”來概括，即信息化、復(fù)合化、多功能化、高性能化、低維化、智能化，具體表現(xiàn)為全面推進計算輔助材料設(shè)計技術(shù)、復(fù)合材料未來尚有巨大發(fā)展空間、結(jié)構(gòu)材料向多功能化發(fā)展、發(fā)動機材料向超高溫結(jié)構(gòu)材料發(fā)展、低維化是未來航空材料發(fā)展的必由之路、智能材料開發(fā)方興未艾、隱身材料朝著多功能方向發(fā)展、電子信息功能材料爭奇斗艷等。

高溫合金材料屬于航空航天材料中的重要成員，是制造航空航天發(fā)動機熱端部件的關(guān)鍵材料，在先進的航空發(fā)動機中，高溫合金用量占發(fā)動機總重量的40%-60%以上。目前，國際市場上每年消費高溫合金材料近30萬噸，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。中國目前高溫合金材料年生產(chǎn)量約1萬噸左右，每年需求可達2萬噸以上，市場容量超過80億元。根據(jù)中國金屬學(xué)會高溫材料分會，航空航天、發(fā)電領(lǐng)域使用的高端和新型高溫合金領(lǐng)域需求量在3000余噸，且每年呈15%以上的速度增長。

2020航空航天材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，航空航天領(lǐng)域是碳纖維主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，這主要得益于碳纖維具有質(zhì)輕、高強度的屬性。碳纖維相對于鋼或鋁，減重效果可以達到20%至40%，在航空航天領(lǐng)域，主要應(yīng)用于飛機的結(jié)構(gòu)材料(占飛機重量的30%左右)，因此綜合來看碳纖維的使用能使飛機重量減輕6%至12%，從而顯著地降低飛機的燃油成本。在航空航天領(lǐng)域，碳纖維最早用于人造衛(wèi)星的天線和衛(wèi)星支架的制造，同時因其耐熱耐疲勞的特性，碳纖維在固體火箭發(fā)動機殼體和噴管上也得到了廣泛應(yīng)用。

隨著航空航天技術(shù)的進步，發(fā)展新一代質(zhì)量更輕、更節(jié)能、更環(huán)保的商用飛機將成為未來的趨勢。全球航空商旅業(yè)務(wù)正在經(jīng)歷持續(xù)的增長，航空客運、貨運等領(lǐng)域在未來幾年持續(xù)的高需求，將促進航空制造業(yè)發(fā)展。生產(chǎn)更多的飛機也預(yù)示著制造業(yè)對航空航天材料的需求不斷提升。由于全球的航空航天零部件制造商對材料的高需求，亞太、歐洲和北美地區(qū)航空航天材料市場正在持續(xù)走高。

想要了解航空航天材料更多行業(yè)專業(yè)分析請點擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院出版的《2019-2025年航空航天材料產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢預(yù)測報告》。

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