航天器和运载火箭的外壳是什么材料?

2021-04-09 17:13

人造卫星和深空探测器的结构材料大多采用铝、镁合金,强度要求高的零部件则采用钛合金或不锈钢。

SpaceX在研的“星舰”储箱材料为不锈钢


碳纤维增塑复合材料燃料储箱

为了提高刚度和减轻重量,也采用高模量石墨纤维增强的新型复合材料。

比如航天器上的大面积太阳翼,初期为铝合金加筋板或夹层板结构,后来改用石墨纤维复合材料作面板的铝蜂窝夹芯结构。

NASA的Insight着陆器太阳能电池阵列

更先进的轻型太阳翼则以石墨纤维复合材料作框架,蒙上聚酰胺薄膜。如果是面积更大的柔性太阳翼,则全部由薄膜材料制成。

大型抛物面天线原来多采用铝合金或玻璃钢制造,但随着天线指向精度的提高,已改用热膨胀系数极小的轻质材料。比如石墨和芳纶,通过材料的铺层设计制造出膨胀系数接近于零的复合材料,从而成为制造天线的基本材料。

超大型天线需制成可展开的伞状,其骨架由铝合金或复合材料制成,反射面为涂有特殊涂层的聚酯纤维网或镍-铬金属丝网。

鹊桥1号通讯中继卫星

载人飞船和空间站各舱段结构大多使用铝、镁合金和钛合金。载人舱段的侧壁还需辐射防热措施,外蒙皮为耐高温的镍基合金或铍板,内部结构为耐热钛合金。

外蒙皮与内部结构之间填以石英纤维等各种隔热材料。载人舱靠外蒙皮的高辐射特性和隔热层的良好的隔热特性,保持舱内有适宜的工作温度。