CFRP在各领域的应用情况如何？

碳纤维复材在运载火箭、导弹、卫星结构等领域得到广泛应用。

在运载火箭领域，CFRP 广泛应用在火箭的整流罩、级间段、仪器舱、诱饵舱、 发动机喷管、燃烧室和排气锥体等部位。CFRP 的应用能够使得火箭、航天器显著降 低，从而提升火箭的有效载荷，让单次发射承担更多任务。日本的 M-5 火箭发动机壳 体、法国的阿里安娜 2 型火箭、欧洲织女星运载火箭使用了 IM-7 碳纤维增强复合材 料。

俄罗斯 Proton-M 火箭使用了新型的 CFRP 点阵圆锥壳适配器。美国的大力神-4 火 箭的整流罩、级间段舱体、锥形尾舱承载结构、级间段蒙皮和锥形尾舱壳体均采用的 是 IM7/8552 碳纤维复合材料。日本的 H-2A 火箭助推器使用 T1000 碳纤维增强复合材 料。据悉英国 OrbexPrime 采用了碳纤维增强铝基复合材料,每枚火箭的重量仅为相同 尺寸的火箭 70%,并且能在 60s 内从 0 加速到 1330km/h。我国长征-11 运载火箭全整 流罩采用碳纤维增强复合材料,不仅降低了装配的难度,还提高了火箭的运载能力。

在导弹领域，碳纤维大量使用可以减轻导弹的质量,增加导弹的射程,提高落点 的精度,因此碳纤维复合材料常应用于导弹壳体、发射筒等结构中。俄罗斯圆锤潜艇 发射导弹、白杨-M 型导弹的发动机喷管及大面积防热层均使用粘胶基碳纤维增强的 酚醛复合材料。美国的 PAC-3 发动机壳体使用 IM-7 碳纤维、战斗部壳体使用 T300 碳 纤维。THAAD 萨德导弹采用了高强 T300 碳纤维。THAAD 萨德导弹采用了高强中模碳纤 维树脂基复合材料作为发动机壳体材料，并在其拦截器舱体结构中使用了高模高强碳 纤维。法国 M51 弹道导弹使用由碳纤维复合材料编织而成的发动机外壳。

我国新一代洲际弹道导弹壳体采用了 CFRP 复合材料，以减轻弹体自身重量，提 高有效载荷，进而为强化战斗部或推进系统创造条件。根据《碳纤维增强复合材料 在航空航天领域的应用》，东风-31 弹头使用了碳纤维增强复合材料,潜射洲际弹道导 弹巨浪-II 的发动机喷管采用的是碳-碳复合材料。

在卫星领域，碳纤维复合材料大量用于制造卫星本体结构、卫星能源系统—太 阳电池阵结构、卫星通信系统-天线结构等。目前，在我国自行研制的卫星结构中， 大量采用 CFRP 结构。因为卫星结构纯属有效载荷，减重的经济效益很大，又因其空 间环境恶劣，要求卫星结构的尺寸和性能稳定、变形一致，所以在卫星的主体骨架结 构、外壳结构、太阳能电池板组件、桁架结构、天线结构、仪器安装板和支架结构等 都在不断扩大使用 CFRP。

在空间结构件上，CFRP 应用在我国自行研制的空间相机上始于 20 世纪末 21 世 纪初，最初只是应用在对强度要求较高的结构件中，如空间相机遮光罩阑板、空间相 机支架等，所用 的 CFRP 的型号为 T300 或 T700。基于 CFRP 的可设计性，自 2003 年 以来，高模量的 CFRP 逐步应用于空间相机的精密支撑结构件中，尤其是在对刚度要 求较高、线膨胀系数要求极为严格的连接在光学元件之间的精密支撑结构件的应用越 来越广泛，且有逐步增长的趋势。

如在某空间相机中连接在各光学元件之间的“零” 膨胀系数支撑杆，所用的 CFRP 型号为 M40JB。根据《碳纤维复合材料在航天领域的 应用》，我国在近年发射的某卫星中搭载的高分辨率空间相机，构成该相机光学系统 的主镜、次镜、第三反射镜及折叠镜都安置在由 M40JB CFRP 制成的相机框架上，该 相机框架具有较高的尺寸稳定性，能够保证相机在轨获得清晰的图像，这是我国首次 在航天领域使用 CFRP 作为高精度光学元件的精密支撑结构件并获得成功。