航空航天热防护材料-事故原因及材料分析(北京航空航天大学公开课资料)
航天器热防护材料的发展概述
航天器热防护材料的发展概述载人航天的返回舱，重复使用的运载器及空天飞机等，再入大气层时，由于航天器从接近真空的外空间进入稠密的大气层，再加之飞行速度很好，在大气中以高马赫数飞行时，飞行器和弹体表面会产生严重的启动加热，将对飞行器表面产生热损伤，因此防隔热材料是飞行器最重要的关键材料之一。
防隔热材料是能够阻止热量传递，保护仪器或设备正常工作的一类材料。
烧蚀类热防护材料发展历史长，技术也相对成熟，因此应用也相对广泛。
例如由甲醛，环氧树脂或硅橡胶为集体的低密度烧蚀材料适用于高焓，低热流和较长时间使用条件下的飞行器防热，是宇宙飞船返回舱和星际探测器中重要的热防护材料。
有的返回舱采用高密度烧蚀材料，由石棉玻璃布（大底处）或加氟特伦（侧壁处）构成烧蚀层。
NASA目前正研制的“猎户座”飞船的防热罩将是一种一次性使用的烧蚀系统，可通过逐渐烧蚀来消耗掉大气再入过程中产生的高温。
传统的烧蚀材料热防护是以牺牲防热材料的质量损失换取防热的效果，但对外形不变的要求，烧蚀热防护已无能为力（？），于是提出非烧蚀的概念。
对于非烧蚀（或可重复使用）的新型防护系统及材料来说，提高材料极限使用温度和高温性能，提高表面辐射，抗氧化能力，防隔热一体化和能量疏导和耗散机制的主被动结合防热成为目前的研究热点和重点。
近期的一些研究表面了改性碳/碳材料，陶瓷基复合材料，超高温陶瓷材料以及新型隔热材料在热防护领域的应用前景。
碳/碳复合材料具有强度高（尤其是高温强度稳定），抗热冲击性能好，耐烧蚀性好等特点。
近年来，对抗氧化碳/碳复合材料的研究主要集中在基体材料和涂层设计及其系列化发展，进一步提高强度和使用温度，提升重复使用可靠性等方面。
近期美国采用多种方法大幅度提高了2D碳/碳复合材料基材的层间和面内力学性能，对抗氧化涂层系统进行深入研究，取得显著进展。
抗氧化碳/碳复合材料克服了碳/碳复合材料材料本身不耐氧化的缺点，而保留了直到2500℃的超高温条件下机械性能不降反升的有点。
航空航天材料失效机理与预防研究
航空航天材料失效机理与预防研究航空航天行业对材料的要求极高，因为任何材料的失效都可能导致灾难性后果。
因此，研究航空航天材料失效机理并采取相应的预防措施，对于确保航空航天领域的安全和可靠性至关重要。
本文将探讨航空航天材料失效的机理以及目前的研究进展和应对措施。
航空航天材料的失效机理可以分为几个主要方面：疲劳、腐蚀、高温和高压等。
首先，疲劳是指物质在经历连续加载和卸载循环时的逐渐破坏过程。
这种失效模式常发生在常规飞机机身、发动机框架和涡轮叶片等承受着巨大的载荷和振动的部件上。
材料疲劳的主要原因是微小缺陷在应力下的扩展，最终导致裂纹的形成。
其次，腐蚀是导致航空航天材料失效的另一个重要机理。
航空航天行业中使用的材料通常暴露在恶劣的环境中，如高湿度、高盐度和化学介质等。
这些环境条件会导致材料表面的氧化和腐蚀。
腐蚀会削弱材料的强度和韧性，最终导致材料失效。
此外，高温和高压也是航空航天材料面临的挑战。
航空航天发动机的工作温度一般高达1000摄氏度以上，这对材料的稳定性和耐热性提出了严格的要求。
高温下，材料容易软化和蠕变，从而减弱其力学性能。
同样，航天器在进入大气层时面临极高的压力，材料需要具有足够的强度来承受这种压力加载，并保持结构完整性。
为了解决航空航天材料失效问题，研究人员们进行了广泛的研究和开发。
在疲劳失效方面，材料科学家致力于改善材料的抗疲劳性能，通过新的合金设计、表面处理和改进材料加工工艺等方式来提高材料的循环寿命。
例如，引入钢表面渗氮、碳化物和氮化物，可以增强材料的硬度和抗腐蚀性能。
对于腐蚀失效，研究人员不断寻求新的防腐技术和材料。
例如，金属表面涂覆抗腐蚀涂层、采用耐蚀合金等方法来延长材料的使用寿命。
此外，借鉴自然界的仿生学原理，研究人员将多孔结构、防水表面和自愈合技术应用于材料设计中，以提高材料的耐腐蚀性能。
对于高温和高压失效，研究人员将焦点放在材料的高温力学性能和热稳定性上。
通过合金设计和定向结构优化，可以提高航空航天材料的热耐久性。
航空航天热防护材料-事故原因及材料分析(北京航空航天大学公开课资料)
航空航天热防护材料-事故原因及材料分析美国“哥伦比亚”号航天飞机外部燃料箱表面泡沫材料安装过程中存在的缺陷，是造成整起事故的祸首。
“哥伦比亚”号航天飞机事故调查委员会去年公布的调查报告称，外部燃料箱表面脱落的一块泡沫材料击中航天飞机左翼前缘的名为“增强碳碳”（即增强碳-碳隔热板）的材料。
当航天飞机返回时，经过大气层，产生剧烈摩擦使温度高达摄氏1400度的空气在冲入左机翼后融化了内部结构，致使机翼和机体融化，导致了悲剧的发生。
事故发生后，由于无法迅速找回事发时的泡沫材料和燃料箱进行检验，宇航局和事故调查委员会一直没对事故原因作出最终定论。
目前，“哥伦比亚”号外部燃料箱约50万块碎片已被找到并重新拼在一起。
宇航局负责“哥伦比亚”号外部燃料箱工程的首席工程师尼尔·奥特说，宇航局经多次试验确定，泡沫材料安装过程有缺陷是造成事故的主要原因。
美国航天史上曾发生过3起巨大灾难。
第一起是1967年1月27日“阿波罗”号飞船升空时爆炸，3名宇航员遇难；第二起是“挑战者”号航天飞机1986年1月28日升空时爆炸，包括1名女教师在内的宇航员全部遇难；第三起是2003年2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机在完成16天的太空研究任务后，在返回大气层时突然发生解体，机上7名宇航员全部遇难。
空难发生后，由美国宇航局(NASA)支持组成了由材料和工艺工程师及科学家组成的调查组[1]。
调查组对飞机残骸进行了原位重组、残骸材料的冶金分析以及模拟试验，分析了航天飞机爆炸的原因。
“哥伦比亚”号航天飞机的爆炸，震惊了世人，同时也引起了人们对材料的关注，从材料分析揭开了“哥伦比亚”空难之谜。
1“哥伦比亚”号航天飞机残骸材料的冶金分析“哥伦比亚”号航天飞机1981年4月12日首次发射升空，是美国资格最老的航天飞机。
“哥伦比亚”号机舱长18m，舱内能装运36 t重的货物，外形像一架大三角翼飞机；机尾装有3个主发动机和1个巨大的推进剂外贮箱，里面装有几百t重的液氧、液氢燃料，它附在机身腹部，供给航天飞机燃料进入太空轨道；外贮箱两边各有1枚巨型固体燃料助推火箭。
火箭引擎中的材料热防护技术研究
火箭引擎中的材料热防护技术研究随着人类空间探索的不断深入，火箭技术也在不断攀升，不过众所周知，火箭引擎的加热问题一直是制约研究进程的关键性技术问题。
火箭引擎在飞行过程中会受到高速气流和高温环境的冲击，长时间高温作用下材料容易受损，如何避免这种材料热损伤成为了火箭发动机技术研究的必要内容。
一、火箭引擎中的材料热损伤问题在火箭加速发射过程中，高速气流冲击引擎结构部件，使引擎高温气体接触面积增大，表面温度增高，接触时间延长，其中热流的直接穿透和传导催化器油污，都会对火箭结构部件产生尤为严重的热损伤。
与此同时，火箭发动机运行时，由于内部燃气高温高压的长时间作用，使得挥发性元素产生耗损或粘液，使热防护材料耐磨性能下降，这就对火箭的发射运行产生了一系列的负面影响。
二、火箭引擎中的热防护技术材料热防护技术是解决火箭引擎中热损伤问题的主要手段，目前有很多材料热防护技术可以应用于火箭发动机中，包括篷布热泥、高温自润滑耐火材料、陶瓷复合材料等。
以火箭发动机的内表面防护为例，常用的热防护措施有：耐火陶瓷贴砖、耐火陶瓷树脂贴面和耐火陶瓷涂料等。
1、耐火陶瓷贴砖耐火陶瓷贴砖是一种表面热防护材料，由耐火陶瓷瓦片、组合杆或陶瓷棒、粘合剂组成，并可根据不同的使用性能要求进行组合。
该砖具有重量轻、耐温高、使用寿命长等特点，但其缺点是密度小，容易受到高速气流的冲击而磨损。
2、耐火陶瓷树脂贴面耐火陶瓷树脂贴面是一种表面热防护材料，它具有优异的绝缘性能和抗高温性能，同时也能够抵御化学腐蚀和磨损，但其缺点是易受光照和环境气氛影响而劣化。
3、耐火陶瓷涂料耐火陶瓷涂料是表面热防护材料，由耐火陶瓷粉、有机胶和助剂等组成。
其抗磨损性能好，制备工艺简单，对保护金属表面具有良好的耐腐蚀性能，但其缺点是易发生粘连，容易被高温气流撕裂。
三、火箭引擎中材料热防护技术研究的展望火箭引擎在使用过程中需要长时间承受高温、高压等多种复杂环境的作用，因此材料热防护技术的研究至关重要。
飞机火灾案例分析报告
飞机火灾案例分析报告简介:火灾是一种常见但又极为危险的事故。
在飞机上发生火灾，往往会带来严重的后果，威胁到乘客和机组人员的生命安全。
本文将通过分析一个真实的飞机火灾案例，深入探讨其原因、应对措施以及相关的飞行安全问题。
案例背景:某航空公司XX航班从A市飞往B市，在巡航阶段突然发生了一起火灾事件，并导致数人受伤。
经过初步调查，该起火灾是由厨房区域的电线短路引发的。
原因分析:1. 设备损坏: 电线老化或者不当维护可能导致设备故障，特别是在高温和高湿度环境下。
考虑到飞机需要长时间运行且处于复杂多变的气候条件中，这些问题更容易出现。
2. 材料选择: 飞机内部使用的电线、绝缘材料等物质必须具备良好的耐热性能，并符合相关航空标准。
如果选用了低质量或不符合规范的材料，极易引发火灾。
3. 设计缺陷: 飞机设计中可能存在一些潜在的问题，如电线与其他设备的过分接触、布置不当或油料泄漏等，这些都是潜在的火灾隐患。
应对措施:1. 预防措施: 航空公司和制造商应该定期检查飞机系统，并根据实际情况进行设备更换和维修。
此外，选用符合规范要求的材料也尤为重要。
2. 火灾监测与报警系统: 安装先进有效的火灾监测和报警系统，及时发现并通知机组人员火灾事件以便采取紧急措施。
这将大大减少乘客和机组人员受伤的可能性。
3. 灭火器设备: 在飞机上随处设置易于操作和使用的消防器材，并提供相关培训给乘客和机组人员。
这有助于及时扑灭初期火灾并避免蔓延。
4. 逃生路线和疏散计划: 飞机内部必须明确标示逃生路线，并及时更新疏散计划。
乘客和机组人员应受到训练，了解如何迅速安全地从飞机上疏散。
飞行安全问题探讨:1. 乘客教育: 航空公司需要加强乘客的安全意识教育，提醒他们在发生火灾等紧急情况时保持冷静并按照机组人员的指示行动。
2. 飞行员培训: 飞行员需要接受系统化的培训，包括火灾事故应对技巧、设备操作维修知识等。
只有具备充分的专业知识和经验才能更好地处理紧急情况。
航空安全事故案例分析
2021/3/11
4
空速管(一种让气流通过来测量空速的输气管)遭遇暴风冻结，飞 机除冰失效，自动驾驶仪脱离。右座副驾驶接管了飞机的控制， 并立即拉杆爬升(尽管爬升性能不足)。失速警报在右座拉杆不久 就被触发，但两人都未作出任何回应。左座一度曾注意到速度 变化，并提醒右座注意，右座答应下降，但事实上仍在拉杆爬 升。
2021/3/11
6
空速管失效险情出现1分半钟后，机长回到驾驶舱。但他选择了 坐在后面观察指导，而不是回到左座接管。飞机继续下坠，由 于没有实际操控，机长不知道有人仍在拉杆，也没有想到去问 这个初级问题，就更无法理解仪表的异常读数了。失速警报一 度短暂解除。三人简单讨论了当前情况，但没有一人提到失速 的可能，尽管失速警报几乎一直在响。但讨论的结果是最终认 识到飞机的确是在高速下坠。
航空安全事故案例分析
飞行班
2021/3/11
2
时间：2009年6月一日 机型：空客A330 航线：大西洋上空
事故原因1：飞行员操作失误 事故原因2：速度监视器故障
2021/3/11
3
据黑匣子记录显示，进入风暴区前，资深副驾驶进入驾驶舱， 上左座，换机长出去休息。不久右座副驾驶注意到气象雷达设 置不正确，重新调整后发现风暴的强度比预想要强得多而且很 难避让。此时机外温度异常高，这表明空气对流程度极其剧烈， 造成飞机爬升性能下降，不足以上升到更高的高度。
2021/3/11
5
很快，一个空速管恢复了工作，机组开始得到正确的空速信息。 左座多次要求下降，右座减小了拉杆力，飞机空速逐渐恢复， 但仍在缓慢拉升。失速警报解除，但右座仍保持拉杆。
飞机完全恢复操控之后，右座再次增大拉杆，重新触发失速警 报。尽管右座试图拉到正常的复飞姿态，但此时发动机、机翼 效能已不足继续爬升，飞机在达到最大高度后开始下降。左座 也对飞机的反应莫名其妙，因为他根本了解不到右座的操纵输 入。左座重新接管飞机之后，仍然忽视了一直在响的失速警报， 继续拉杆，而飞机此时已经失速，转为高速下坠。
航空航天中的热防护材料性能优化研究与应用
航空航天中的热防护材料性能优化研究与应用从人类首次进入航空航天时代起，热防护材料就成为了航空航天领域中不可或缺的一部分。
热防护材料在飞行器进入大气层时，能够有效地将高温传递到周围环境，保护内部结构和设备免受热损伤。
随着航空航天技术的发展，对热防护材料性能的要求也越来越高。
因此，在航空航天中进行热防护材料性能优化的研究和应用具有重要意义。
首先，热防护材料的传热性能是优化的关键。
在高速进入大气层的过程中，飞行器表面会受到高温气流的冲击，因此热防护材料需要具备良好的传热性能，将热量迅速传递到大气中。
传热性能优化的关键是降低热防护材料的热导率和热传导系数。
热导率是材料传热的性能指标，热传导系数则是描述材料内部传热能力的指标。
通过选择热导率和热传导系数较低的材料，可以有效降低热防护材料的传热性能，减少热量向内部的传递。
其次，热防护材料在高温环境下需要具备良好的耐热性能。
在航天器进入大气层时，表面温度会急剧升高，因此热防护材料需要能够承受高温环境下的长时间作业。
耐热性能优化的关键是提高热防护材料的熔点和热稳定性。
熔点是材料在高温下开始熔化的温度，热稳定性则是材料在高温环境下的稳定性指标。
通过选择熔点和热稳定性较高的材料，可以增强热防护材料的耐热性能，延长其在高温环境下的使用寿命。
此外，热防护材料还需要具备较低的密度和良好的机械性能。
密度是衡量材料质量的指标，较低的密度可以降低飞行器的整体重量，提高运载能力。
而良好的机械性能能够保证热防护材料在飞行过程中不会出现破损和失效。
因此，在热防护材料性能优化的过程中，需要综合考虑密度和机械性能的要求，通过选择适宜的材料和制备工艺，优化热防护材料的性能。
为了实现热防护材料性能的优化，科研人员从不同的角度进行研究和应用。
一方面，他们通过材料的结构优化来提高热防护材料的性能。
例如，通过调整材料的晶格结构、添加纳米尺度的颗粒或添加剂，可以调控材料的导热性能、机械性能和热稳定性。
飞机坠落火灾事故分析报告
飞机坠落火灾事故分析报告一、事故简介2018年7月，一架波音737飞机在起飞后不久即坠毁并起火，造成数十人死亡。
调查发现，飞机在起飞阶段引擎发生故障，导致坠毁并引发火灾。
二、事故原因分析1. 人为因素飞行员错误操作，如对引擎故障反应不当或错误的紧急处置方式，可能导致飞机坠落。
此外，飞行员的疲劳或健康状况不佳也可能影响其对突发状况的应对能力。
2. 技术原因飞机在设计、制造或维护过程中存在缺陷或疏漏，如引擎故障、飞行控制系统故障等，都有可能引发事故。
此外，天气等环境因素也可能对飞机的安全性产生影响。
3. 管理因素管理层面的问题也可能导致飞机坠落火灾事故，如对飞行员的培训和监管不力，飞机维护人员的资质问题等都可能造成系统性的风险。
三、如何减少事故发生的可能性1. 提高人员素质飞行员的培训和考核必须严格把关，确保其具备应对各种突发状况的能力。
此外，对飞机维护人员和地面监管人员也应加强培训，提高其专业素质。
2. 完善技术检测体系飞机及其关键部件的设计、制造和维护都需要严格遵循相关标准，采用先进的技术手段和检测设备，确保不存在任何质量问题。
并且需要建立健全的飞机检测与维护记录档案，以便随时查验。
3. 强化飞行安全管理管理层面需要建立完善的飞行安全管理体系，包括对飞行员的监督和考核机制、飞机维护质量监管、对飞行环境的评估和控制等。
此外，建立并运用飞行数据分析系统，及时发现飞行中存在的潜在风险。
4. 加强紧急处置演练飞机坠落火灾事故通常发生在飞行途中，因此制定并实施紧急处置演练十分必要。
飞行员需要在不同情境下进行多次模拟训练，以提高其在突发状况下的应对能力，保证飞机和乘客的安全。
5. 完善航空法规相关部门需要建立完善的航空法规和标准，明确飞机设计、制造、维护和运行的规范和要求，最大限度地减少事故发生的可能性。
四、结论飞机坠落火灾事故具有较大的危害性，其原因可能涉及到人为因素、技术因素和管理因素。
为了减少事故发生的可能性，需要提高相关人员的素质、完善技术检测体系、强化飞行安全管理、加强紧急处置演练和完善航空法规。
航空事故原因分析简易版
In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities.编订：XXXXXXXX20XX年XX月XX日航空事故原因分析简易版航空事故原因分析简易版温馨提示：本安全管理文件应用在平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。
文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。
1．机件设备现代飞机的特点是大负荷、高速度，要求飞机及其操纵系统，制动系统可靠度高。
所以对工程机务方面要求是非常严格的，一定要符合各种规格参数的要求，并在使用前严格检查，由于机务方面出现的重大事故，如日本85年B747，由于机尾操纵系统失控造成五百多人丧生。
2．空勤人员航空安全与空勤人员有直接的关系，所以空勤人员要经过严格的选择，政治品质、技术素质、身体适航是选用空勤人员的三个主要方面。
选用空勤人员不当会直接影响飞行安全。
3．自然因素对于某些自然灾害是可以预测或避免的；但还不能完全控制。
风雨雷电等天气变化对飞行的威胁还是很大的，许多事故是出现在人力不能控制的情况下，但随着科学不断进步和发展，对自然条件突变的预测和适应性会有所增强。
4．地面人为原因指挥管理系统中指挥上的错误，管理上的失调；勤务保障系统中勤务保障失灵，不协调，得不到及时地配合协作也是发生事故原因之一。
5．其他原因飞鸟撞飞机，不明物体相撞，第三者的破坏等。
据有关资料对飞机失事各种情况的分析，认为“人为因素”占80.5%（其中飞行组占62%，操作程序等占15%，维修占3.5%），非操作方面的因素为6.5%，材料系统故障为8%，天气为4.5%，其它为0.5%。
航天系统火灾事故案例分析
航天系统火灾事故案例分析概述航天系统火灾事故是指在航天器和航天设施中发生的火灾事件。
由于航天系统的特殊性，一旦发生火灾事故，将可能导致严重的后果，包括人员伤亡、财产损失、航天任务失败等。
因此，对航天系统火灾事故进行分析和总结，对于提高航天安全水平具有重要的意义。
本文将以某次航天系统火灾事故为例，对其进行详细的分析和总结。
案例中的航天系统火灾事故为一起实际发生的事件，由此展开对航天系统火灾事故的深入研究，从而总结出相关的经验教训，并对未来的航天安全工作提出建议。
案例背景该次航天系统火灾事故发生在某国家的航天中心，事发航天器为一枚新型的火箭，该火箭是用来执行一项重要的太空任务的。
事故发生时，该火箭已经处于加注燃料的阶段，航天任务即将进入倒计时阶段。
该次航天系统火灾事故最终导致了火箭和其搭载的卫星全部损毁，并造成了重大的财产损失。
事故经过根据调查报告和事故调查人员的调查，该次航天系统火灾事故的经过如下：1. 准备加注燃料：航天任务即将进行，航天中心工作人员正在进行对火箭的加注燃料准备工作。
2. 燃料泄漏：在燃料加注的过程中，由于管道连接出现了问题，导致燃料泄漏的情况发生。
工作人员在发现泄漏后迅速进行了紧急处置，但泄漏严重影响了火箭的加注进度。
3. 火灾爆炸：在燃料泄漏的过程中，由于航天中心的工作人员没有及时停止加注燃料的操作，导致火箭上出现了燃料蒸气的积聚。
而后因为一处电气设备的故障引发了火花，燃料蒸气被点燃，引发了火灾爆炸的事件。
4. 后续处理：事故发生后，航天中心的工作人员迅速启动了应急预案，进行了现场的应急处置工作。
但火灾爆炸的威力太过猛烈，导致了火箭和卫星的全部损毁，造成了重大的财产损失和人员伤亡。
问题分析对此次航天系统火灾事故，我们可以从以下几个方面来进行深入的问题分析：1. 设备故障：这次航天系统火灾事故的发生，与一处电气设备的故障有直接的关系。
因此，我们需要对航天系统中使用的各种设备和设施进行全面的检查，确保其安全稳定的运行。
航天器的热防护层(北京航空航天大学公开课资料)
航天器的热防护涂层一.航天器上为什么要用烧蚀型热防护材料?航天器返回舱再入大气层后，进入距地面70－40千米高度时的稠密大气层时，是气动加热量最严重的一段。
此时，返回舱被数千度的高温气流所包围，就像一个大火球，向地面飞来。
如果不采取防热措施，整个返回舱将像陨石一样化为灰烬。
为飞船降温主要采用3种办法:吸热式防热, 辐射式防热, 烧蚀防热! 其中烧蚀防热是目前广泛用于载人飞船再入大气层时降温的一种方法.二.烧蚀材料是怎样起到降温作用的?烧蚀材料是一些由玻璃纤维增强的酚醛塑料或环氧树脂形成的复合材料,一种常用的方法是直接把烧蚀材料喷涂在宇航结构件的表面上,形成烧蚀隔热涂层,在高温加热时烧蚀材料会融化、蒸发、升华或分解汽化从而带走大量热量,达到耐高温和保护飞船内部的目的.三.选择烧蚀材料有那些要求呢?由于飞船重量的限制，防热材料要求是重量尽可能轻的低密度烧蚀材料。
比如神舟六号飞船的防热材料，就是按照这一标准从几十种材料中严格筛选出来的。
为进一步将重量降下来，在材料的使用上采用了蜂窝格的设计，这种既有密度又很疏松的设计，保证了神舟飞船穿上的是轻薄的“隔热衣”.四.都有哪些烧蚀材料?烧蚀材料多是复合材料制成,而往往复合材料多孕育这太多的变化,不同的基体添加以不同的骨架材料，经加工后就可以制成新型的复合材料.根据各类材料的基材，典型的烧蚀材料可以分为4大类：塑料基烧蚀材料，橡胶基烧蚀材料，陶瓷基烧蚀材料和金属基烧蚀材料．纤维增强酚醛类塑料有很好的烧蚀保护作用，它以纤维或布作为增强材料,再浸渍酚醛树脂作为基体，既为第一类材料了.其优点是抗烧蚀性好，碳层强度高，碳含量高，工艺性能好.在温度骤然上升时，它可以一层一层地熔化，只要烧蚀隔热涂层有足够的厚度，就可以保证火箭在穿越大气层的时候安然无恙.烧蚀材料的大家庭中，陶瓷基一类是佼佼者，而纤维补强陶瓷材料又是最佳。
近年来，研制成功了许多具有高强度高弹性模量的纤维，如碳纤维、硼纤维、碳化锆纤维和氧化铝纤维，用它们制成的碳化物、氨化物复合陶瓷是优异的烧蚀材料，成为航天飞行器的不破盔甲。
航空航天工程中的材料疲劳失效分析
航空航天工程中的材料疲劳失效分析引言：材料疲劳失效分析在航空航天工程中起着至关重要的作用，因为材料的疲劳失效可能导致航空器和航天器的事故和故障。
疲劳失效是指材料在反复载荷下发生破裂或变形的现象。
本文将深入探讨航空航天工程中的材料疲劳失效分析，包括其定义、原因、评估方法以及预防策略。
一、材料疲劳失效的定义材料疲劳失效是指材料在循环载荷作用下，由于在着力面产生和扩展微小裂纹，最终导致破坏的现象。
航空航天工程中的疲劳失效通常与循环工况和作用时间有关。
例如，飞机飞行中的颠簸、起降过程中的冲击等都会对材料产生循环载荷，从而引发疲劳破坏。
二、材料疲劳失效的原因1. 循环载荷：航空航天器在使用过程中经历了很多次的循环载荷，这些载荷会使材料内部产生应力集中区域，并在其周围形成微裂纹。
随着循环次数的增加，这些微裂纹逐渐扩展并最终导致破坏。
2. 材料缺陷：材料制备过程中可能存在一些隐含的缺陷，例如夹杂物、气孔等，这些缺陷会成为疲劳破坏的起始点。
当循环载荷作用于这些缺陷时，裂纹就会开始扩展。
3. 温度和湿度：航空航天器在极端环境条件下运行，例如高温、低温和湿度等。
这些环境对材料的力学性能和化学性能会产生不可逆的影响，从而加速材料的疲劳失效。
三、材料疲劳失效的评估方法1. 拉伸实验：拉伸实验可以测量材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等力学性能参数。
这些参数对材料的疲劳性能具有重要影响，通过拉伸实验可以初步评估材料的抗疲劳能力。
2. 疲劳试验：疲劳试验是评估材料疲劳性能的常用方法。
通过将材料置于循环载荷下进行试验，可以获取材料的疲劳曲线、疲劳寿命和疲劳极限等关键参数。
疲劳试验的结果可以用于分析和预测材料在实际工作条件下的疲劳失效行为。
3. 有限元分析：有限元分析是一种基于计算机模拟的方法，可以预测材料在复杂载荷条件下的应力和应变分布。
通过有限元分析可以提前发现材料可能出现疲劳失效的部位，从而引导工程师进行合理的设计和改进。
航天器热防护材料的发展概述
航天器热防护材料的发展概述航天器热防护材料的发展概述作为人类探索宇宙的重要工具，航天器的性能和可靠性一直是科技工作者关注的焦点问题。
而其中，热防护材料的开发和应用更是至关重要。
因为在飞行过程中，航天器会经历极端高温和大气的剧烈摩擦，而良好的热防护材料可以保护航天器免受热量、气流、摩擦等方面的损伤。
随着科技的不断发展，航天器热防护材料也不断更新，经历了几个重要的发展阶段。
第一个阶段，一般称为金属和合金组成的防护材料时期。
在这个时期，钛、铝、镁等金属材料广泛应用于航天器制造中。
而这些材料具有较好的热性能，能够承受高温的侵蚀和高速的气流冲击。
但是，它们的密度较大，刚度较差，还会有氧化和腐蚀等问题，影响了使用寿命和可靠性。
第二个阶段，旨在开发复合材料，使其具有较好的热性能。
这个时期，复合材料开始广泛应用于航天器热防护材料中，包括碳/碳、陶瓷/碳、石墨/热塑性树脂、复合材料杜邦、环氧树脂和聚苯乙烯等。
这些材料在高温下表现出较低的热膨胀系数和较高的强度，具有轻量化、耐久性和可塑性等优点。
而且复合材料可以定制制成任何形状，从而使工艺更容易控制。
第三个阶段，就是当代使用非常广泛的“大热陶瓷”时期，包括了碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化铝等陶瓷材料。
这些材料几乎不受高温影响，可承受各种高强度热应力和化学侵蚀，是改善航天器功能和性能的有效手段。
在此基础上，人们又不断探索新的材料，包括喷射冷却技术和金属有机框架复合材料，以使航天器热防护能力得到进一步提升。
总之，航天器热防护材料的发展历史是一个不断开拓，不断创新的过程。
各个阶段都有其优缺点，随着技术的不断进步，科技工作者一定会在这个领域取得更加丰硕的成果，推动人类不断向未知的宇宙探索。
近年来，随着探索深空和星际旅行任务的不断增加，对航天器的自主性、寿命和可靠性都提出了更高的要求。
在这种情况下，一种新型材料——蜂窝复合材料应运而生。
蜂窝复合材料是由一系列三角形、六边形等组成的蜂窝状结构组成的复合材料，其结构类似于蜂巢，可以有效地减轻航天器的重量，并提高其热防护性能。
航天器热防护材料研究与设计
航天器热防护材料研究与设计随着航天事业的发展和航天器任务的进一步拓展，航天器在进入大气层并再次返回太空时将面临极高的速度和极高的温度，这对航天器热防护材料提出了更高要求。
本文将从研究和设计的角度探讨航天器热防护材料所应兼具的特性与发展趋势。
首先，航天器热防护材料应具备出色的耐热性能。
由于在大气层中处于极高速度下，航天器将受到大气摩擦带来的高温效应，因此热防护材料需要能够抵抗高温的熔化和气化，保证航天器结构的稳定性和完整性。
针对不同任务需求，热防护材料可以选择高温合金、陶瓷复合材料等。
其次，航天器热防护材料还应具备优异的导热性能。
在高温环境下，航天器将吸收大量的热能，如果不能迅速将这些热能传导和散发出去，将会导致机体过热甚至熔化。
因此，热防护材料需具备良好的导热性能，能够将热量迅速传递给周围环境或内部冷却系统，保持航天器表面的温度在可控范围内。
另外，航天器热防护材料还应具备轻量化和高强度的特性。
轻质高强的热防护材料能够有效减轻航天器的质量，提升整体性能。
在研究和设计过程中，可以采用先进的材料制造工艺，如纳米技术、3D打印等，优化材料结构并提高强度，从而实现轻量化的目标。
此外，航天器热防护材料还需要考虑耐氧化和抗侵蚀等特性。
在大气层中受到高温和高速气流的同时，航天器还需应对大气中存在的氧化物、辐射和腐蚀性气体等因素的侵蚀。
因此，热防护材料应具备耐氧化、抗腐蚀和防侵蚀的性能。
随着科学技术的不断进步，热防护材料的研究与设计正面临着新的挑战和机遇。
未来，可考虑以下研究方向和发展趋势：首先，应加强对新型材料的研究。
如石墨烯、氧化锆等新型材料具有优异的导热性能和耐高温特性，可以作为航天器热防护材料的候选。
与此同时，也可以探索利用纳米技术和多孔复合材料等先进工艺制备热防护材料，以提高材料的轻量化和强度。
其次，应注重热防护材料与结构设计的协同优化。
航天器的热防护材料设计应与结构设计相互配合，共同优化航天器的整体性能。
航天事故进展情况汇报材料
航天事故进展情况汇报材料尊敬的领导：
根据最新的航天事故调查情况，我将向您汇报相关进展情况，以便您及时了解并做出应对措施。
首先，关于事故的起因和经过，经过专家组的调查和分析，初步确定事故是由燃料泄漏引起的。
在发射前夕，燃料泄漏导致了发射台和火箭的部分损坏，最终导致了事故的发生。
此外，事故发生后，我们也对相关数据进行了全面分析，以便更好地了解事故的具体原因，为今后的防范工作提供参考。
其次，关于事故后的处理情况，我们迅速启动了应急预案，组织人员进行了紧急救援和事故处理工作。
同时，我们也对事故现场进行了全面清理和调查，以便更好地了解事故的全貌。
在处理事故的过程中，我们也积极与相关部门进行沟通和协调，确保了事故处理工作的有序进行。
再者，关于事故的影响和教训，事故给我们敲响了警钟，我们深刻认识到安全工作的重要性。
在今后的工作中，我们将进一步加
强安全意识，严格执行各项安全规定，确保航天事业的安全稳定发展。
同时，我们也将对事故的原因进行深入分析，总结经验教训，
不断完善相关制度和措施，以便更好地提高事故防范和处理的能力。
最后，关于下一步的工作安排，我们将继续加强事故的调查和
处理工作，确保事故的善后工作得到妥善处理。
同时，我们也将深
入开展安全宣传教育工作，提高全体员工的安全意识，确保航天事
业的安全稳定发展。
以上就是我对航天事故进展情况的汇报，希望能得到您的认可
和支持。
我们将继续努力，确保航天事业的安全稳定发展。
谢谢！。
航天器热保护材料的设计与优化
航天器热保护材料的设计与优化航天器的返回过程中，面临着高温和高速气流的严峻环境，因此热保护材料的设计与优化至关重要。
在这篇文章中，我们将探讨航天器热保护材料的设计和优化的重要性，并介绍一些常用的热保护材料及其特点。
热保护材料的设计与优化是航天器返回过程中的一个关键问题。
航天器在大气层再入时，会受到高温和高速气流的冲击，如果没有适当的热保护材料，航天器的结构和设备都可能受到损坏，甚至引发事故。
热保护材料必须具备一定的特性，以应对复杂的再入环境。
首先，它们需要具备优异的隔热性能，能够有效减少航天器内部温度的上升。
其次，热保护材料还需要具备良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，以应对高温气流对其表面的损害。
另外，热保护材料还需要具备一定的机械强度和耐磨性，以保证航天器在返回过程中能够承受高速气流的冲击。
目前，常用的航天器热保护材料主要包括碳/碳复合材料、陶瓷纤维复合材料和石墨舵板等。
碳/碳复合材料由炭纤维和碳基矩阵组成，具备优异的热导率和高温强度，适用于再入时的高温环境。
陶瓷纤维复合材料则由陶瓷纤维和炭基矩阵组成，具备较高的抗氧化和抗热腐蚀性能。
石墨舵板则由高纯度石墨材料制成，具备较高的热导率和机械强度，适用于需要更高温度和机械强度的场合。
在热保护材料的设计与优化中，需要综合考虑多个因素。
首先，要考虑热保护材料的隔热性能，以确保航天器的内部温度不超过其所能承受的范围。
其次，要考虑热保护材料的抗氧化和抗热腐蚀性能，以保证其在高温环境下的长时间稳定性。
另外，还需要考虑热保护材料的机械强度和耐磨性，以保证其能够承受再入时的高速气流冲击。
为了优化热保护材料的设计，科学家和工程师们进行了大量的研究和实验。
他们通过改变热保护材料的成分、结构和工艺，以提高其性能。
例如，他们通过改变碳/碳复合材料中炭纤维的类型和排列方式，改善了其热导率和机械强度。
此外，他们还通过表面涂层和复合材料结构的优化，提高了热保护材料的抗氧化和抗热腐蚀能力。
航天员轨道舱火灾事故原因
航天员轨道舱火灾事故原因引言航天员轨道舱火灾是一种极其严重的事故，可能会导致航天员丧生，或者严重影响航天任务的进行。
在太空环境中，火灾的发生可能会造成舱内的氧气燃烧，极大地威胁航天员的生命安全。
因此，预防航天员轨道舱火灾事故，探讨火灾的发生原因，对保障航天员的生命安全以及航天任务的顺利进行具有重要意义。
本文拟以航天员轨道舱火灾事故原因为主题，系统性分析火灾事故的原因，为相关研究和工程设计提供科学依据。
首先，将对航天员轨道舱火灾的危害性进行简要介绍，然后分析导致火灾事故的各个因素，最后提出相应的预防措施，希望可以为航天员的安全保障提供一些参考。
一、航天员轨道舱火灾的危害性在太空环境中，航天员轨道舱火灾的危害性主要包括以下几个方面：1. 严重威胁航天员的生命安全。
在太空中，人类生存所需的氧气和温度都是有限的，一旦舱内发生火灾，会消耗大量氧气，导致航天员窒息或中毒，严重威胁其生命安全。
2. 严重影响航天任务的进行。
航天任务通常是为了特定的科学研究目的，一旦航天员轨道舱发生火灾，可能会导致舱内设备受损，航天任务无法进行，严重影响科学研究的进行。
3. 难以进行事故救援。
在太空环境中，舱外空间极其危险，发生火灾后，航天员难以进行自我救援，同时地面救援也受到航天器自身特殊性的限制，难以迅速展开救援行动。
综上所述，航天员轨道舱火灾的危害性不容忽视，因此对火灾事故的预防和控制显得非常重要。
二、导致航天员轨道舱火灾的原因航天员轨道舱火灾的发生原因是多方面的，在太空环境中，火灾事故可能由以下因素导致：1. 人为因素。
人为因素是导致航天员轨道舱火灾的一个重要原因。
在进行太空任务时，航天员的操作不慎或者违反操作规程，可能会引发火灾事故。
比如，在进行实验操作过程中，没有严格按照规程进行操作，导致设备故障或着火；或者一些不当的个人行为也可能引发火灾，比如吸烟、使用火源等。
2. 电气故障。
轨道舱内的大量设备都离不开电力供应，如果电力系统出现故障，如电线短路、电路板烧烤等，都有可能引发火灾。
航空安全报告：事故分析与预防措施
航空安全报告：事故分析与预防措施导论：航空事故的发生给人们的生命安全和财产造成巨大威胁，因此航空安全成为各国政府和民航管理机构高度关注的议题。
为了避免事故的再次发生，航空事故的分析与预防措施成为航空安全领域中的重要课题。
本篇文章将从事故分析和预防措施两个方面展开，以促进航空安全水平的不断提升。
一、事故分析1.1 事故原因的分类和分析航空事故的原因复杂多样，一般可以分为人为因素、机械故障和天气因素。
对事故原因进行分类和分析，有助于我们深入了解事故背后的问题，从而采取有效的预防措施。
1.2 人为因素的分析人为因素是航空事故中最重要也是最容易改善的因素之一。
对人为因素的分析包括机组成员的操作失误、空中交通管制的失误以及维修人员的失职等。
通过对这些因素的深入分析，可以制定培训计划和改进措施，提高机组成员和管理人员的专业素质和应对能力。
1.3 机械故障的分析机械故障是航空事故中不可忽视的重要因素。
对机械故障进行分析，可以从技术角度找出故障产生的根本原因。
同时，相关部门还应该根据分析结果，加强对飞机维修保养的监管，提高航空器的可靠性和安全性。
1.4 天气因素的分析天气因素是航空事故中不容忽视的重要因素之一。
对天气因素进行详细的分析，包括气象条件以及飞行员对气象信息的判断和决策能力等方面。
通过对天气因素的分析，可以制定更加准确的预报和预警系统，提高航空飞行的安全性。
二、预防措施2.1 加强培训和教育培训和教育是预防航空事故的重要手段。
航空企业应该加强对机组人员和管理人员的培训，使其具备应对突发情况的能力。
同时，公众也应该加强对航空知识和安全意识的培训，提高乘客的安全素养。
2.2 强化监管和标准航空企业和相关管理机构应该加强监管和标准制定，确保航空器和相关设备符合安全运行要求。
通过建立完善的监管体系和质量标准，可以强化对航空企业和机组的安全意识和责任感。
2.3 提高技术水平技术的进步对于航空安全至关重要。
航空器制造商应该不断改进飞机设计和制造工艺，提高飞机的可靠性和安全性。
航天飞船报告火灾事故情况
航天飞船报告火灾事故情况日期：2023年6月18日事件：火灾事故地点：国际空间站一、事件经过2023年6月18日，国际空间站发生火灾事故。
当天下午2点，国际空间站的航天员发现空间站内部一股烟雾弥漫，紧接着火焰迅速蔓延。
紧急情况下，航天员们迅速采取措施，将火灾控制在最短时间内，并安全疏散了所有航天员。
二、事故原因经过初步调查，火灾的起因是一台电路板发生短路，导致火灾的发生。
这起火灾事故的原因主要有以下几点：1. 设备质量问题：火灾的起因是一台电路板发生短路，这表明设备质量参差不齐。
可能是在设备生产加工过程中存在瑕疵，或者是运输、安装、使用等环节中发生了损坏，导致了设备质量问题。
2. 设备老化：国际空间站的设备已经使用了多年，有些设备的老化问题可能是导致火灾的原因之一。
3. 空间站管理不善：在空间站管理过程中，可能存在了一些管理不善的情况，导致了设备的维护保养不到位，也可能是导致火灾的原因之一。
三、应急处理当火灾发生后，航天员们迅速采取了应急处理措施：1. 首先是火灾报警：当航天员们发现火灾状况后，第一时间进行了火灾报警，通知了地面指挥中心。
2. 火灾扑救：航天员们迅速使用消防器材进行火灾扑救，将火势控制在最短时间内，避免了火势的蔓延。
3. 疏散安全：在火灾发生后，航天员们将所有航天员迅速疏散至安全区域，确保了航天员人身安全。
四、事故救援接到火灾报警后，地面指挥中心迅速组织了空间站救援任务组，对空间站的火灾情况进行了详细分析和评估，并制定了相应的救援方案。
同时，地面指挥中心也与国际空间站的相关合作方进行了紧急联系，协商救援方案和资源支援。
最终，通过航天员和地面救援队的共同努力，成功将火灾扑灭并安全撤离了所有航天员。
五、事故后续处理1. 针对事故原因，国际空间站将展开全面安全检查，对所有设备进行逐一排查，确保设备的质量和安全性。
2. 对所有设备进行全面维护保养，更新老化设备，及时替换损坏设备，确保设备的稳定性和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
航空航天热防护材料-事故原因及材料分析美国“哥伦比亚”号航天飞机外部燃料箱表面泡沫材料安装过程中存在的缺陷，是造成整起事故的祸首。
“哥伦比亚”号航天飞机事故调查委员会去年公布的调查报告称，外部燃料箱表面脱落的一块泡沫材料击中航天飞机左翼前缘的名为“增强碳碳”（即增强碳-碳隔热板）的材料。
当航天飞机返回时，经过大气层，产生剧烈摩擦使温度高达摄氏1400度的空气在冲入左机翼后融化了内部结构，致使机翼和机体融化，导致了悲剧的发生。
事故发生后，由于无法迅速找回事发时的泡沫材料和燃料箱进行检验，宇航局和事故调查委员会一直没对事故原因作出最终定论。
目前，“哥伦比亚”号外部燃料箱约50万块碎片已被找到并重新拼在一起。
宇航局负责“哥伦比亚”号外部燃料箱工程的首席工程师尼尔·奥特说，宇航局经多次试验确定，泡沫材料安装过程有缺陷是造成事故的主要原因。
美国航天史上曾发生过3起巨大灾难。
第一起是1967年1月27日“阿波罗”号飞船升空时爆炸，3名宇航员遇难；第二起是“挑战者”号航天飞机1986年1月28日升空时爆炸，包括1名女教师在内的宇航员全部遇难；第三起是2003年2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机在完成16天的太空研究任务后，在返回大气层时突然发生解体，机上7名宇航员全部遇难。
空难发生后，由美国宇航局(NASA)支持组成了由材料和工艺工程师及科学家组成的调查组[1]。
调查组对飞机残骸进行了原位重组、残骸材料的冶金分析以及模拟试验，分析了航天飞机爆炸的原因。
“哥伦比亚”号航天飞机的爆炸，震惊了世人，同时也引起了人们对材料的关注，从材料分析揭开了“哥伦比亚”空难之谜。
1“哥伦比亚”号航天飞机残骸材料的冶金分析“哥伦比亚”号航天飞机1981年4月12日首次发射升空，是美国资格最老的航天飞机。
“哥伦比亚”号机舱长18m，舱内能装运36t重的货物，外形像一架大三角翼飞机；机尾装有3个主发动机和1个巨大的推进剂外贮箱，里面装有几百t重的液氧、液氢燃料，它附在机身腹部，供给航天飞机燃料进入太空轨道；外贮箱两边各有1枚巨型固体燃料助推火箭。
整个组合装置重约2000t。
2003年2月1日，“哥伦比亚”号在完成为期16天的科学实验任务后，在返航途中解体，7名宇航员丧生。
灾难发生后，为了查清原因，首先由NASA支持组成了调查组，目的是对从得克萨斯州和路易斯安纳州收集来的8.4万片大约38％飞机残骸重新按原位组装(如图l所示)，提供实际数据进行分析，通过分析和再现的模拟试验来证实事故产生的原因[l]。
调查组根据以下的检查分析结果以期作出判断：残骸的清洗和评估、热分析，以寻找航天飞机爆炸的起源；对各种材料的冶金分析，如Inconel、Al合金、不锈钢、C，C复合材料的X一射线和断口分析；机翼上的传感器和录音机的结果。
在检查残骸时发现，连接上下翼展面板的钢紧固件表现出沿晶断裂的脆性断口，如图2所示。
图3为中间体面板舷内上端的弹坑小半球冲蚀花样，表明该处发生很高的局部过热和大量的沉积物。
在机翼前缘3个部分，重点研究了子系统面板隔热瓦、碳／碳复合材料(RCC)面板和机翼构件。
在这个区域主要分析左机翼前的8号和9号面板附近沉积物成分和观察X射线显示的花样。
分析结果指出，高温离子流是从RCC面板内侧缝隙穿过上下面板进入，如图4所示。
用SEM／EDS光电子能谱分析，得出沉积物的化学成分是Fe、Al、Ni、Nb和C。
由这些成分虽然不能明确确定是什么合金，但是它们与2000系铝合金、Inconel601、Inconel718以及面板与绝缘体有关。
图5为左机翼8号RCC面板上部沉积物横截面的电子探针分析的金相图(a)及示意图(b)。
隔热瓦上陶瓷的内表面上也发现该类沉积物，而其它部位完好，说明沉积物是从隔热瓦的内侧向外喷出的。
经过X射线鉴定，矿渣为高温转变的多铝红柱石，其形成温度为1100℃；并在RCC面板试样上发现有Fe、Ni、Al等，这是由于左机翼RCC的8号面板横梁及翼展支撑材料是2024铝合金、Inconel 718合金，桅杆是A286合金。
“哥伦比亚”号航天飞机残骸材料分析的结果，与肉眼判断以及飞行录音机记录的异常解释是一致的。
左机翼隔热瓦受损是“哥伦比亚”航天飞机解体的主要原因。
航天飞机共有2万多块隔热瓦。
如果隔热瓦松动、损坏或丢失，将改变航天飞机的空气动力学结构，再人大气层中遇到高温会使航天飞机的温度超过承受极限而导致破裂和爆炸。
调查组收集到的分析数据指出：一个很大的热事件发生在靠近左机翼前缘的8号和9号面板下半部裂缝处，一种叫作Cerachrome的沉积融熔渣显示该处温度超过1649℃，可熔化掉金属支撑结构材料，冲蚀隔热瓦和RCC面板材料，烧坏起落架，使航天飞机失稳而最终爆炸。
那么，这条裂缝是从哪里来的呢?原来在“哥伦比亚”号航天飞机升空时，就有人报告从外储存的燃料箱左侧双脚架处，掉下了一块冷冻的隔热泡沫砸到左翼碳／碳复合材料面板下半部附近，造成裂缝。
因此，材料分析结果认为：在再人大气层过程中，高温热离子流穿过此处，使机翼铝合金、铁基合金、镍基合金结构熔化，导致航天飞机失控、机翼破坏和机体解体。
在美国得克萨斯州的一个实验室所进行的1次模拟实验中，1个航天飞机机翼的复制品被泡沫隔热材料高速撞击后，留下1道裂缝。
这一实验结果为“哥伦比亚”号航天飞机失事提供了最强有力的新证据。
2通用关键材料——航空、航天与核动力、装备机械材料2.1航空材料航空材料反映了结构材料发展的前沿，代表了一个国家结构材料技术的水平。
航空材料的特点是轻质、高强、高可靠性。
航空关键材料表现为高性能的树脂基和碳基复合材料，高、低温铁基、镍基合金和轻质铝合金等。
碳纤维增强复合材料用于飞行器，可以降低其重量。
大力发展高比强、高比模、抗腐蚀、耐高低温的多功能结构材料，可以实现结构减重。
提高材料制备技术，可以降低制造成本和维护成本。
航空发动机主要材料有铝合金、钛合金、铁基和镍基合金以及各类高温复合材料及智能材料等。
表1为航空关键材料的国际评价闭。
2.2航天材料火箭、导弹和卫星的种类很多，根据它们各自的需求不同，所用材料的选择是非常苛刻的。
有些要求能抗高温、抗高压，如发动机推进剂药柱燃烧时会产生3000cC以上的高温、高压以及瞬时产生2500℃的温差热冲击，这就要求发动机的材料具有耐高温、高压的性能。
有的导弹的选材则有必须能够随巨大的水下载荷，同时还要具有隐身性能好、抗干扰性强、可耐受恶劣环境等特点。
有的火箭使用液氢、液氧作推进剂，这样火箭储存箱的材料就需要能够承受超低温，还要抗腐蚀。
液氢液氧发动机具有推力大、能量密度大、无毒害、无污染的优点，提高了发动机的操作性、可靠性和可维护性。
图6和图7分别为采用液氢液氧推进的航天飞机和俄罗斯联盟号火箭。
航天飞机由波音747飞机运载升空后，用大型的装有LH：及L0：燃料箱供给入轨用的3台发动机。
长征CZ一3X火箭首次使用L0／LH：发动机，要求低温材料具有高比强度和良好的低温韧性，常用的有奥氏体不锈钢、铝合金、铁基和镍基合金、钛合金等，如图8所示。
再如“哥伦比亚”号航天飞机的机翼是用蜂窝结构的2024铝合金制成的，而螺栓是用IN1718和A286合金制成的。
2.3核动力材料目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等，但应用最广泛的是压水堆。
核动力材料的特点是尺寸大、品种多、要求高。
压水堆由压力容器和堆芯两部分组成。
压力容器是一个密封的、又厚又重的、高达数十米的圆筒形大钢壳，所用的钢材耐高温、耐高压、耐腐蚀，用来推动汽轮机转动的高温高压蒸汽就是在这里产生的。
汽轮机的叶片和盘材多是金属材料。
所需高端关键材料除了钛合金外，还有压水堆蒸汽发生器用的传热管管材及管支撑材料。
反应堆壳体材料要求在350℃、180大气压下承受高通量密度的中子和γ射线辐照，采用Cr—Ni—Mo、Cr—Mo—V及Mn—Mo系低合金高强度钢。
蒸汽发生器是核动力装置中的核安全一级设备。
国外核动力装置运行经验表明，蒸汽发生器传热管事故占整个装置事故率50％以上。
因此，核动力装置蒸发器传热管的材料为世界各国所关注，先后经历了奥氏体不锈钢、Inconel600合金管、Inconel800合金管以及最近采用的抗应力腐蚀性能更好的Inconel690合金管。
图9为核动力蒸发器用管材超级合金。
Inconel718可用作飞机喷气发动机的涡轮盘材料、低温结构材料，同时又是应用最广泛的高温合金，占美国整个高温合金产量的35％。
其用途比较广，从发动机的旋转部件和静止部件到高强度螺栓和紧固件，以及核反应堆和宇宙飞船用的部件。
2.4装备机械材料高性能钢铁材料是应用最广泛的结构材料。
建筑、机械、汽车、造船、铁道、石油、家电和集装箱八大行业用去钢铁的95％以上。
以汽车为例，到2003年为止，我国汽车保有量为2421万辆，比2002年增长13％。
钢材是工业用量最大的传统材料。
预计2005年，我国的汽车用钢量将达到565万t；2010年汽车用钢材的需求量将达到727万t。
21世纪钢铁材料仍是主要的结构材料，我国的钢铁工业还有很大的发展潜力[3，4]。
水电和火电能源机械装备、石油化工机械装备、油气输送管线、大型储存容器、船舶舰艇、高速铁路和公路等国民经济的各个部门都需要高性能、长寿命和低成本的新型钢铁材料。
3材料制备工艺的重要性——可视化铸造技术材料制备工艺已成为一门重要的现代科学，它不仅是传统材料提升性能的重要措施，也是新材料转化为商品的关键。
正在迅速发展的无余量加工、激光及粒子束加工以及未来的智能加工系统都将极大地促进新材料的应用及制造业的发展。
为加速新材料由研究到应用的进程，必须强调对使用行为导向的合成／力口工过程的研究圈。
美国人已认识到由于历来只重视新材料性能的研究，忽视加工等生产技术的研究，使其在许多制造业部门落后于日本及欧洲，失去了一个又一个的市场优势。
在材料科学与工程中，除了理论和实践外，计算机模拟已经成为处理实际问题的第三种有效的手段和方法。
铸造大型或精密的、高附加值的设备和机器时，运用材料制备工艺的计算机模拟技术，设计出优化的浇注系统，对提高产品质量、稳定生产工艺、提高成品的性能／价格比起着极其重要的作用。
发展我国急需的、量大面广的模拟软件，开展多尺度材料制备工艺计算机模拟技术是当务之急。
我国铸件产量从2001年起连续3年位居世界第一，正逐渐成为世界的铸造基地。
2001年铸件产量1488万t，2002年达到1626万t，2003年达到1800万t，年产值为l000亿元以上。
但是由于工艺技术落后，大部分铸造生产依赖经验，特别是浇注系统设计一直沿用几十年前的技术。
铸件生产能耗高、原材料消耗高、废品率高、工艺出品率低，特别是大型铸件集中表现为加工余量大和“三孔一裂”(即气孔、渣孔、缩孔和裂纹)缺陷。