空天飞行器超轻质防隔热一体化复合材料研究进展与展望
金翔宇 1，张如炳 2，刘瑞祥 3，王玮 1，黄红岩 4，刘红花 3，孙健程 2，王蒙蒙 3，张晚林 4，李文静 4，洪长青 1，张幸红 1，韩杰才 1（1.哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室；2.北京交通大学物理科学与工程学院；3.山东工业陶瓷研究设计院有限公司；4.航天特种材料及工艺技术研究所）
摘要：新一代高马赫数空天飞行器正面临“热−力−化”多场耦合作用下极端“新热障”的严峻挑战，对热防护系统提出了轻量化、高效隔热、可重复使用及多功能一体化等严苛要求。聚焦“防隔热一体化”这一核心目标，系统梳理材料技术从被动承载向主动管理、从单一功能向协同防护的演进逻辑。以轻质烧蚀防隔热复合材料、可重复使用刚性隔热瓦及其一体化结构、耐高温气凝胶复合材料，以及柔性热防护复合材料4 类关键材料体系为主线展开深入分析，不仅总结了相关领域的最新研究进展，更揭示了其正经历从“单一材料性能优化”向“材料-结构-工艺一体化协同设计”的范式转变。最后，提出未来重点突破方向包括多尺度协同设计、可重复使用机理深化、智能化多功能集成及低成本高效制造，旨在为空天飞行器热防护技术的体系化创新与跨越式发展提供系统的理论支撑与清晰的技术路径。
关键词：空天飞行器；热防护系统；防隔热一体化；轻量化；多功能复合材料
目录介绍
1 轻质烧蚀防隔热复合材料
1.1 蜂窝增强树脂基复合材料
1.2 短切纤维增强酚醛气凝胶复合材料
1.3 连续纤维增强酚醛气凝胶复合材料
1.4 技术挑战与发展瓶颈
2 刚性隔热瓦
2.1 石英纤维隔热瓦
2.2 氧化铝纤维隔热瓦
2.3 莫来石纤维隔热瓦
2.4 增韧型单片纤维增强抗氧化复合材料
2.5 技术挑战与发展瓶颈
3 耐高温气凝胶复合材料
3.1 二氧化硅气凝胶复合材料
1） 气凝胶耐高温疏水层构建技术
2） 气凝胶骨架结构强健化技术
3） 气凝胶疏水层快速修复技术
3.2 氧化铝气凝胶复合材料
3.3 非氧化物陶瓷气凝胶复合材料
3.4 新型超高温气凝胶复合材料
3.5 技术挑战与发展瓶颈
4 柔性热防护复合材料
4.1 柔性陶瓷纤维毡复合材料
1） 石英纤维隔热毡复合材料
2） 莫来石纤维隔热毡复合材料
4.2 柔性气凝胶复合材料
1） 陶瓷基柔性气凝胶复合材料
2） 聚合物基柔性气凝胶复合材料
3） 有机−无机杂化气凝胶复合材料
4.3 技术挑战与发展瓶颈
5 总结与展望
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