分享好友 行业资讯首页 频道列表

详细盘点美国“毅力号”火星探测器中的先进复合材料特性及应用

2021-03-10 16:133800
 1TAC材料在火星探测器应用概述
  Toray Advanced Composites(TAC,东丽先进复合材料公司)再次证明了其在太空探索领域的悠久传统。
  在多次成功执行太空任务的基础上,Toray公司与美国宇航局NASA喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)、洛克希德·马丁公司和AeroVironment合作,在“毅力号”火星探测器、Ingenuity直升机和航天器的保护性机壳/隔热板上使用先进的复合材料,为2020年火星任务提供支持。
火星
  2020年火星任务于2020年7月启动,是TAC公司第四次访问这颗红色星球。TAC公司高度工程化的先进复合材料为MAVEN轨道飞行器、好奇号漫游者和InSight着陆器的成功做出了贡献。此外,东丽公司的复合材料已经在太阳系周围的无数卫星和探索性太空飞行器上飞行。
  
2太空环境对材料体系的要求
  “火星2020”航天器及其运载工具不但需要忍受太空旅行和行星进入的极端考验,而且要成功地完成其关键任务,这些都依赖于久经考验的高质量、高性能材料。东丽公司复合材料为其提供了一个成功的空间谱系,该优异特性包括:
  优异的韧性和抗微裂纹性
  高玻璃化转变温度(High Glass transition temperature,Tg)
  低湿膨胀系数(Low Coefficient of moisture expansion, CME)
  低热膨胀系数(Low Coefficient of thermal expansion, CTE)
  低放气
  对辐射暴露和热循环具有高耐受性
  
3火星探测器中的热防护材料
  由洛克希德·马丁公司设计的“火星2020”隔热罩(Aeroshell)需要坚固的耐热材料,以保护有效载荷温度免受超过2093°C(3800°F)和进入时速度超过12000英里/小时(19312公里/小时)的高压力的影响。
  更为复杂的设计是,这种结构外壳也是有史以来为行星任务建造的大外壳结构,其直径近15英尺(4.5米)。
 
  火星探测器的热防护系统
  洛克希德·马丁公司选择了日本东丽的高模量碳纤维增强氰酸酯预浸料,以在结构上增强隔热板的内部,其中碳纤维型号日本东丽M55J级高模量碳纤维;隔热板的外部受到酚醛浸渍碳烧蚀剂热保护系统的保护。
  
4火星探测器探测车中的结构材料
  TAC公司先进复合材料在此前的“好奇号”火星探测器探测车上获得成功应用之后,此次再次成功用于“好奇号”探测器。各种预浸料和单向带被用来加强火星探测器的强度,并保护探测器的各种结构部件,包括着陆甲板和蜂窝夹芯板结构区域。
 
  火星探测车
  之所以选择这些东丽复合材料是因为它们在太空中的长期成功传承、低热膨胀系数和低排气量。氰酸酯预浸料显示出类似于环氧树脂的特性,但专门为在真空中使用而开发,它可作为环氧树脂的替代品,环氧树脂更具吸湿性,并且在真空中容易排气。
  
5火星探测器直升机中的材料
  东丽复合材料是JPL的Ingenuity直升机重要结构件——旋翼桨叶的组成部分。这架飞机的桨叶与地面直升机的桨叶非常不同,需要非常专业和经过验证的材料。
  独特的设计比地面刀片更长、更厚,可以充分利用稀薄的空气。叶片还必须尽可能轻,并且比其陆地对应叶片坚硬得多,以在没有较厚大气层的情况下保持稳定性。
 
  旋转桨片
  为了满足这些要求,JPL的分包商AeroVironment生产的桨叶选择东丽碳纤维/氰酸酯单向预浸料,可提供佳的机械性能、高抗辐射性、低吸湿性和低脱气性,同时保持无与伦比的韧性。
  这种轻质复合材料在抵抗微裂纹的能力方面表现出色,即使在经受热循环和高水平辐射的情况下也是如此。它还显示出低介电和低损耗值,并且可以进行后固化、独立放置,以提高温度关键型结构的热性能。
反对 0
举报 0
收藏 0
打赏 0
评论 0
【报告嘉宾】低空飞行器复合材料成形装备及其自动化
阐述低空飞行器典型制件生产工艺,讲解复合材料模压成形装备及自动化实施方案,探索模压成形装备与自动化发展方向。

0评论2026-04-01127

【报告嘉宾】低空飞行器用泡沫夹芯复合材料关键技术与应用研究
针对低空飞行器对结构功能一体化、轻量化及高效成型的核心需求,本文开展泡沫夹芯复合材料关键技术与应用研究。直面传统泡沫夹芯复材界面性能弱、Z 向强度低、成型工艺不兼容等瓶颈,开发高性能自膨胀环氧泡沫树脂体系,攻克泡沫填充蜂窝隔声、电磁屏蔽-隔热一体化成型技术,创新腹板 / 嵌件增强结构设计方法。通过自膨胀泡沫辅助模压一体化成型工艺,实现复杂结构一步成型,研制的复合材料部件成功应用于低空无人机机臂、新能源汽车电池箱等产品,为低空飞行器轻量化、多功能化发展提供关键材料与工艺支撑。

0评论2026-04-01122

碳纤维硬核赋能航天!爱思达配套力箭二号首飞圆满成功
此次发射成功,也为爱思达5200mm全碳纤维复合材料整流罩系列产品制造注入动力。该系列产品聚焦更高性能目标,设计端较金属方案减重15%以上,将为我国商业航天重大任务提供强劲动能。

0评论2026-04-01126

【报告嘉宾】碳纤维复材赋能低空装备:材料-装备-应用一体化实践
围绕低空经济发展需求,分享企业在碳纤维复合材料、核心成型装备及结构部件的一体化研发与制造经验。重点介绍从材料体系、专用装备到高性能部件批量生产的全链条解决方案,以成熟制造技术助力低空飞行器轻量化、高可靠与产业化落地。

0评论2026-03-31124

中复神鹰携手国检集团,共促碳纤维行业高质量发展!
近日,国检集团党委副书记、总经理陈璐一行到访中复神鹰。中复神鹰党委书记、董事长张健热情接待了来访嘉宾,双方相关业务负责人

0评论2026-03-31123

定制化赋能复材加工 凯博数控提供全流程数控解决方案
宁波市凯博数控机械有限公司Ningbo Kaibo CNC Machinery Co., Ltd.简写:凯博数控 KAIBO CNC公司简介宁波市凯博数控机械有限公司

0评论2026-03-31221

瑞吉碳纤维产业园项目签约仪式在共青城市举行
2026年3月28日,瑞吉碳纤维产业园项目签约仪式在共青城市隆重举行。九江市委副书记、市长蒋文定出席仪式并致辞,副市长、九江经

0评论2026-03-31124

复材网直击CIBS2026:见证船艇盛会,赋能复材船艇产业协同发展
2026年3月29日,上海旅游产业博览会旗下-2026中国(上海)第二十九届国际船艇及其技术设备展览会暨上海国际公务艇展览会(下简称CIB

0评论2026-03-30127

朝鲜进行大功率碳纤维固体燃料发动机地上点火试验
新华社平壤9月9日电(记者冯亚松 王超)据朝中社9日报道,朝鲜导弹总局与其下属的化学材料研究院8日进行了大功率碳纤维固体燃料

0评论2026-03-30121

短循环闭环再突破!Epsilon与Nova Carbon 推出高回收碳纤维拉挤工业横梁
法国Epsilon Composite公司与Nova Carbon公司合作开发了一系列碳纤维拉挤设备横梁,产品中回收碳纤维(rCF)占比超 30%,回收原料直接取自Epsilon Composite 生产过程中产生的边角废料。横梁经金属板装配与精密加工后,可满足严苛的几何公差要求,将集成应用于客户的工业机械设备中。

0评论2026-03-30126