在現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程中，航空航天用材料一直扮演著先導(dǎo)性的角色，材料的進步不僅推動飛行器本身的發(fā)展，也帶動了地面交通工具的進步，而發(fā)動機材料的發(fā)展則推動著動力產(chǎn)業(yè)的推陳出新?？梢哉f，航空航天材料反映了結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的前沿，代表著一個國家結(jié)構(gòu)材料的最高水平。

復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的材料按要求組合成的一種具有成份中任何單一材料所不具備的特性的新材料。先進復(fù)合材料(AdvancedComposite Materials)是指可用于主承力結(jié)構(gòu)或次承力結(jié)構(gòu)。剛度和強度性能相當于或超過鋁合金的復(fù)合材料。

　　航空航天工業(yè)對復(fù)合材料的發(fā)展提供了最初的驅(qū)動力，先進復(fù)合材料在航空、航天中的位置已經(jīng)獲得認可。尤其是對于軍用飛機，先進復(fù)合材料用量的多少在很大程度上決定了該機的先進性。

　　先進復(fù)合材料按照基體可分為：
　　樹脂基復(fù)合材料(Resin Matrix Composites，簡稱RMC)：
　　金屬基復(fù)合材料(Metal Matrix Composites，簡稱MMC)：
　　陶瓷基復(fù)合材料(Ceramic Matrix Composites，簡稱CMC)。
　　而按照復(fù)合材料中增強體的形態(tài)，先進復(fù)合材料可分為：
　　顆粒增強復(fù)合材料(Particulate Reinforced Materials)；
　　纖維增強復(fù)合材料(Fiber Reinforced Materials)；
　　紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(Textile Structural Composites，簡稱TSC)等。

　　其中，紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料將紡織技術(shù)和現(xiàn)代復(fù)合材料成形技術(shù)相結(jié)合，有效地克服傳統(tǒng)單向和層合復(fù)合材料的面內(nèi)力學(xué)性能不均勻、損傷容限低等缺點。
　　紡織復(fù)合材料(Textile Composites)的概念從應(yīng)用上來講應(yīng)是由機織、針織、編織、縫紉等紡織技術(shù)制造增強材料預(yù)成形體，再經(jīng)樹脂傳遞模塑(RTM)等復(fù)合材料液體成形工藝制造的一類復(fù)合材料，而纖維增強復(fù)合材料是傳統(tǒng)的復(fù)合材料，通常不在紡織復(fù)合材料討論的范圍內(nèi)。但上述概念至今尚無確切的定義與劃分，人們普遍認為凡是復(fù)合材料的組分中含有纖維、紗線或織物，皆統(tǒng)稱為紡織復(fù)合材料?，F(xiàn)在主要使用的復(fù)合材料通常是紡織復(fù)合材料。

　　1 航空航天工業(yè)對材料的要求

　　航空航天飛行器的工作條件十分復(fù)雜。就飛機而言，軍用飛機要求提高其機動性、近距格斗和全天候作戰(zhàn)能力；民用飛機則要求安全性、可靠性、舒適性和經(jīng)濟性等， 因此對航空材料的主要要求是高比強、抗疲勞、耐高溫、耐腐蝕、長壽命、低成本。而對航天器包括火箭、回收式衛(wèi)星、飛船、航天飛機和空間站來說，它們與飛機的工作環(huán)境顯著不同，如高真空、冷熱交變、高能輻射、原子氧剝蝕等。先進復(fù)合材料自身所具備的比強度、比剛度大、抗疲勞性好，可設(shè)計性強等特點，正適用于航空航天對材料的要求。

　　2 紡織復(fù)合材料在航空上的應(yīng)用

　　先進復(fù)合材料輕質(zhì)、抗疲勞、耐腐蝕等特性已在航空結(jié)構(gòu)中發(fā)揮了重要作用。人們已認識到復(fù)合材料是使飛機結(jié)構(gòu)性能提高的最有效和最易實現(xiàn)的途徑，但是居高不下的成本使航空工業(yè)界難以接受。“低成本，高性能”是目前復(fù)合材料技術(shù)的主要發(fā)展方向，“經(jīng)濟適用”材料備受重視。
　　在已有主要材料體系基礎(chǔ)上開發(fā)先進的低成本制造技術(shù)是當今復(fù)合材料界的共識，如縫編．RTM 技術(shù)、RFI技術(shù)、電子束固化技術(shù)等。
　　現(xiàn)階段航空工業(yè)使用的紡織復(fù)合材料主要是樹脂基復(fù)合材料，包括熱固性樹脂基復(fù)合材料和熱塑性樹脂基復(fù)合材料。熱固性樹脂中最常用的是環(huán)氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂，常用增強材料為碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維等。環(huán)氧樹脂綜合性能好，粘附力較大，可在120℃下長期使用，改性后的環(huán)氧樹脂可在更高溫度下使用；雙馬來酰亞胺的耐熱耐濕性能突出，粘度低，工藝性好。
　　紡織復(fù)合材料在飛機上的使用部位大致包括：艙門、翼梁、減速板、尾翼結(jié)構(gòu)、油箱、副油箱、艙內(nèi)壁板、地板、直升機旋翼槳葉、螺旋槳、高壓氣體容器、天線罩、鼻錐、起落架門、整流板、發(fā)動機艙(尤其噴氣式發(fā)動機艙)、外涵道、座位與通道板等。
　　第四代戰(zhàn)斗機中，雖然金屬材料在整個結(jié)構(gòu)材料中占主導(dǎo)地位， 但復(fù)合材料尤其是熱固性樹脂基復(fù)合材料的比重明顯上升，高達20％～40％。如F．22戰(zhàn)機熱固性樹脂基復(fù)合材料占全機結(jié)構(gòu)重量25％左右，F(xiàn)-35戰(zhàn)機為36％，歐洲戰(zhàn)機EF2000竟高達43％。
　　在熱固性復(fù)合材料中，根據(jù)不同的使用條件，環(huán)氧基和雙馬基的復(fù)合材料的比重又各不相同。F-22設(shè)計巡航速度高達2．0Mach，因此對結(jié)構(gòu)耐熱性要求高，較多采用雙馬基復(fù)合材料；而F-35設(shè)計最大速度為1．5Mach左右，所產(chǎn)生的氣動加熱在環(huán)氧基復(fù)合材料承受范圍內(nèi)。在F-22中環(huán)氧基復(fù)合材料占結(jié)構(gòu)總重量的7％，雙馬基占18％；但在F-35中，雙馬基只占4％ ，環(huán)氧基高達32％。F-35只在部分機翼及尾翼上用雙馬復(fù)合材料，而F-22 的幾乎整個外部表面為雙馬基復(fù)合材料，環(huán)氧基復(fù)合材料只用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在EF2000上雙馬用于機翼及尾翼，環(huán)氧用在機身上。
　　熱塑性樹脂主要包括PEEK、PI、PPS等，具有韌性好，耐疲勞等優(yōu)點。熱塑性樹脂基復(fù)合材料在航空上常作為次承力構(gòu)件，如用作艙門、起落架護板等。
       直升機上也已大量使用主承力和次承力復(fù)合材料構(gòu)件。如主旋翼槳葉、尾梁、尾槳和機身蒙皮等。使用復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強、可維護性好等特點，許多民用飛機使用大量層合板和模壓構(gòu)件，以金屬或樹脂浸漬紙蜂窩為芯材的復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。
　　樹脂基復(fù)合材料還可以作為功能材料使用，如F-22戰(zhàn)機的雷達罩采用了高性能的透波復(fù)合材料，纖維為S-2玻璃纖維，樹脂為美國Dow化學(xué)公司開發(fā)的Tactix Xu71787氰酸酯樹脂。F-35的雷達罩采用S-2 增強的雙馬樹脂基復(fù)合材料，EF2000則用的是BASF公司生產(chǎn)的5575．2氰酸酯樹脂，陣風(fēng)的雷達罩采用了Kevlar纖維增強復(fù)合材料。

　　3 紡織復(fù)合材料在航天上的應(yīng)用
　　正是由于空間技術(shù)的發(fā)展，紡織技術(shù)的潛力被復(fù)合材料界所利用。為了獲得最佳力學(xué)性能，新的紡織結(jié)構(gòu)，如機織、編織和針織織物逐漸被采用。紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料可明顯改善層間強度和損傷容限，并提供復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體成形的可能性，在復(fù)合材料界特別是航天復(fù)合材料工業(yè)中已占有很重要的地位。
　　航天要求輕質(zhì)、高剮度的結(jié)構(gòu)，避免屈曲發(fā)生，這些要求與航空結(jié)構(gòu)是一致的，但航天環(huán)境與航空環(huán)境具有很大差別，典型的如原子氧、高能輻射、冷熱交變，這些使得航天材料與航空材料存在一些差別。樹脂、金屬和陶瓷基復(fù)合材料在航天工業(yè)都具有廣泛的應(yīng)用，增強纖維有碳纖維、芳綸、硼纖維、碳化硅等。
　　對于樹脂基復(fù)合材料來說，特殊的太空環(huán)境如原子氧和射線會使樹脂基復(fù)合材料發(fā)生破壞，這種影響在低軌運行時尤為嚴重，所以必須采用相應(yīng)的防原子氧剝蝕的措施，如使用保護涂層(金屬涂料、全氟聚合物等)。
　　國內(nèi)外都有報道，對現(xiàn)有樹脂進行改性或使用新的樹脂來提高樹脂基復(fù)合材料抵抗原子氧和射線侵蝕的能力。金屬基復(fù)合材料具有一般金屬難以達到的高比強度、高比模量，還具有樹脂基復(fù)合材料無法達到的耐高溫、不吸濕、不放氣、不可燃等優(yōu)點，尤其是具有高度熱穩(wěn)定性和溫度交變穩(wěn)定性，是極理想的航天器結(jié)構(gòu)材料。
　　總的來看，航天用金屬基復(fù)合材料大多數(shù)仍為紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，如對于穩(wěn)定的拋物面天線、太空鏡光學(xué)系統(tǒng)平臺等， 材料的尺寸穩(wěn)定性至關(guān)重要，常采用金屬基復(fù)合材料，其常使用的基體有鋁、鈦、金屬間化合物，通常采用紡織結(jié)構(gòu)預(yù)制形體復(fù)合成形工藝制造， 屬于紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料范疇。而陶瓷基復(fù)合材料具有耐高溫、抗氧化、耐化學(xué)腐蝕、熱膨脹系數(shù)小等特性，潛在的應(yīng)用主要在于高溫結(jié)構(gòu)材料， 但其致命的缺點 — 脆性、影響了它在結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。
　　飛船是發(fā)展載人航天技術(shù)的先導(dǎo)工具，而返回艙是載人飛船的核心部分，載人飛船返回艙再入大氣層初始速度為7.7km/s左右，經(jīng)歷苛刻的氣動加熱，表面將產(chǎn)生高溫， 因此良好的熱防護是一項至關(guān)重要的技術(shù)。酚醛樹脂具有良好的力學(xué)和耐濕熱性能，尤其是耐瞬時高溫燒蝕性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于航天工業(yè)中易于燒蝕的復(fù)合材料基體，碳纖維/酚醛復(fù)合材料是重要的耐燒蝕材料?，F(xiàn)代火箭也大量使用復(fù)合材料，如使用先進纖維纏繞制造復(fù)合材料殼體、火箭噴管和再入保護殼體，常使用碳纖維／酚醛材料進行熱防護，并已使用碳/碳復(fù)合材料，這種碳 復(fù)合材料通常是由碳布采用燒結(jié)或化學(xué)汽相沉積法來制造。

4 結(jié)語
　　航空材料的發(fā)展在航空航天工業(yè)中占有極其重要的位置，“一代材料，一代飛行器”是航空航天工業(yè)發(fā)展的生動寫照，也是航空航天材料帶動相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的真實描述。隨著紡織機械與工藝的發(fā)展，紡織復(fù)合材料作為一類新興的先進材料，在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用必將越來越廣泛。