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轻型化是先进导弹武器发展的一个重要趋势，实现轻型化的主要措施是大量应用先进复合材料及建立导弹关键复合材料设计与制造技术体系。美国国防部对2025年国防材料发展中提出：既能满足耐高温要求，又能确保强度及模量在现有基础上提高25%的材料，非复合材料莫属。

导弹概述

导弹（英语：Missile）是一种携带战斗部，依靠自身动力装置推进，由制导系统导引控制飞行航迹的飞行器。有翼导弹作为一个整体直接攻击目标，弹道导弹飞行到预定高度和位置后弹体与弹头分离，由弹头执行攻击目标的任务。导弹摧毁目标的有效载荷是战斗部（或弹头），可为核装药、常规装药、化学战剂、生物战剂，或者使用电磁脉冲。其中装普通炸药的称为常规导弹；装核弹的称核导弹。

轻型化是先进导弹武器发展的一个重要趋势，实现轻型化的主要措施是大量应用先进复合材料及建立导弹关键复合材料设计与制造技术体系。先进复合材料具有优异的比强度、比刚度、抗疲劳性能和刚度可设计性等优点，已广泛应用于航空航天结构中。国外早在 20 世纪 80年代就开展了导弹结构复合材料应用的相关研究。

如战斧巡航导弹，其弹翼原采用铝合金蒙皮和铝合金框架粘接而成，为了提高性能、降低成本，后改用混杂纤维增强聚砜复合材料框架和蒙皮，将两者粘接而成，其天线罩、进气道和进气道整流罩均采用环氧玻璃钢。尾翼蒙皮则采用玻璃纤维增强聚碳酸酯复合材料。捕鲸叉导弹的弹翼、尾翼和进气道也都采用了热塑性树脂基复合材料。飞鱼导弹的弹头和弹翼亦采用了纤维增强复合材料。可见，国外飞航导弹均不同程度地采用了复合材料，而且有翼面复合材料化的趋势

。

美国国防部对2025年国防材料发展中提出：既能满足耐高温要求，又能确保强度及模量在现有基础上提高25%的材料，非复合材料莫属。

20世纪末进行的一项关于空空导弹和空地导弹的调查预测表明，复合材料占全弹结构和质量的比例在当时仅为2％和40％，在21世纪，这个比例分别上升至79％和60％。这一数据表明树脂基复合材料将得到越来越广泛的应用，成为制造机载导弹的主要材料。

弹体用复合材料

弹体用于构成导弹外形、连接和安装弹上各分系统且能承受各种载荷的整体结构。采用先进树脂基复合材料弹体的主要目的是为了最大限度的减轻导弹的结构质量、简化生产工艺、降低成本，进一步提高导弹战术性能。更重要的是，采用先进树脂基复合材料技术有利于整体成形有复杂形状、光滑表面和气动外形流畅的弹体，可以形成金属壳体难以达到的隐身性能。

当导弹的飞行速度为680 m/s～1020 m/s时，弹体和弹翼蒙皮的表面温度高达200℃～300℃。当导弹的飞行速度为1360m/s～1700 m/s时，弹体的最高表面温度将超过593℃。树脂基复合材料的耐温性能主要取决于树脂基体的耐温性。目前，

常用的结构复合材料基体有环氧树脂（EP）、双马来酰亚胺树脂（BMI）和聚酰亚胺树脂（PI）等。

环氧树脂基复合材料的长期使用温度在150℃左右，20世纪80年代，美国波音公司已经开发出了碳纤维增强环氧树脂(C/EP)复合材料制成的直径为200mm的两级式空射导弹弹体。

双马来酰亚胺树脂的长期耐温性能已经由200℃提高到300℃以上，短时耐温甚至可高达400℃。由于其高温性能好、成本低，

双马来酰亚胺树脂基复合材料在飞行马赫数小于3 的超声速导弹上得到了应用

；雷神导弹系统分部采用树脂转移成型技术(RTM)和纤维缠绕技术，制成了石墨纤维增强双马来酰亚胺(Gr／BMI)复合材料弹体。

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料是目前耐温等级最高的结构用树脂基复合材料之一

，由于其优异的耐热性能，近年来在航空、航天及空间技术等领域，尤其是在航空发动机和导弹上得到广泛应用。聚酰亚胺树脂基复合材料的长期使用温度在400℃，瞬时使用温度可达500℃左右。经过近40 年的发展，聚酰亚胺树脂基复合材料已经发展到了耐温426℃的第四代聚酰亚胺复合材料，形成了耐温从280℃到426℃的涵盖四代的聚酰亚胺树脂基复合材料体系，涉及的成型工艺方法主要分为热压工艺和液态成型工艺。热压工艺聚酰亚胺树脂是发展最早的热固性聚酰亚胺树脂，随着耐温等级的一步步提升，应用逐渐拓展到导弹结构，如巡航导弹的弹翼，整流罩，舵面等。但是热压工艺制备PMR型PI树脂基复合材料过程中溶剂去除、亚胺化、交联反应周期较长，制备复杂结构时内部质量不易控制的缺点，限制了其在导弹结构上的进一步应用。发展结构适应性强、制造成本低的液态成型技术是聚酰亚胺复合材料制造技术领域又一个重要的发展方向。其中，树脂传递模塑成形技术是近年来迅速发展的复合材料液态成型工艺技术，将其应用于聚酰亚胺复合材料，能够显著降低聚酰亚胺复合材料的制造成本，提高制件尺寸精度和结构整体性，尤其适合于复杂结构的整体化成型。NASA 早在20世纪90 年代就开始了RTM成型聚酰亚胺树脂的研究，目前已经开发了多个牌号的材料体系，包括PETI-298，PETI-330，PETI-375 等，并且已经在发动机结构、导弹结构上开始验证和应用。

对于新一代超声速导弹的弹体、整流罩、尾翼、连接环等结构，若能采用RTM工艺聚酰亚胺复合材料，可以大幅度降低工艺成本和提高工作效率，实现低成本制造技术，是未来导弹高温复合材料结构研究领域的热点。

导弹雷达天线罩

导弹天线罩是安装在导弹雷达导引头天线外面起保护作用的外罩。

超高音速导弹在稠密大气层中飞行时，空气受到强烈压缩和剧烈摩擦，会产生“气动加热”现象。随着导弹马赫数的增加，气动加热非常严重。为使天线罩内通讯导航等设备工作正常，高超音速导弹天线罩对材料性能的要求较一般导弹天线罩更为苛刻，它除应具备与飞行器雷达天线使用频率耦合的透波性能、最小的插入损失外，还需具备能承受飞行器空气动力载荷和环境热气流、雨流的冲刷及其载荷的振动冲击性能，其电气和机械性能应不受环境（湿度、温度）条件变化的影响。此外，天线罩还要能够接收发射来的电磁信号。因此，天线罩必须具备耐热、防热、承载、透波等功能。

上述要求反映到材料性能上即为如下性能要求：

（1）优良的介电性能，介电常数ε低，损耗角正切值tanδ小。一般情况下，在0.3~300GHz 频率范围内，天线罩材料的适宜ε为1~4 ，tanδ为10

-1

~10

-3

数量级，这样才能获得较理想的透波性能和瞄准误差特性。

（2）足够的机械强度和适当的弹性模量。

（3）良好的热冲击性和耐热性

（4）经得起雨蚀、辐射等环境条件。

（5）可生产性和经济性。

在工程中应用最广的天线罩材料是纤维增强树脂基复合材料。研发的导弹天线罩用树脂材料有耐高温聚酰亚胺、双马来酰亚胺、氰酸酯树脂、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、有机硅树脂、聚四氟乙烯和热塑型树脂（如聚苯硫醚）等。常用的增强纤维有涤纶、芳纶纤维、石英、K-纤维、E-玻璃纤维和碳纤维等。

环氧树脂是导弹天线罩最常用的基体树脂之一，它具有优良的粘结性能、耐化学腐蚀性能和电性能，固化收缩率低，能形成尺寸稳定的致密制品。其贮存期、固化条件以及粘度随固化剂的不同而呈多样性。但环氧树脂的使用温度一般较低，可用于亚音速导弹天线罩，如我国的亚音速岸舰、舰舰导弹天线罩采用A型夹层结构，以环氧复合材料为蒙皮，聚氨酯泡沫为芯层，功率传输系数不低于85 %。美国80 年代先进的潜射型“战斧”巡航导弹天线罩亦采用了环氧复合材料。

聚酰亚胺在400 ℃下具有良好的承载/透波能力，机械强度相当或超过环氧复合材料，是超声速巡航导弹的耐高温天线罩的主要基体材料

。雷神导弹系统分部已利用石英纤维增强聚酰亚胺(Qz／PI)生产超音速反辐射导弹天线罩达20多年，中国空空导弹研究院罗楚养采用用了RTM 整体成型技术设计制备了碳纤维增强聚酰亚胺复合材料天线罩连接环，突破了复合材料连接环防热/承载一体化设计与整体制备等关键技术。

氰酸酯树脂进入20世纪80年代后在天线罩方面逐渐得到应用。

目前国外已将氰酸酯树脂应用于天线罩，取得了满意效果

，如ICI Fiberite 公司将HerculesIM7 纤维增强牌号为X54-2的氰酸酯树脂应用于天线罩。

有机硅树脂的突出优点是耐热性和优良的介电性能，在各种环境条件（高温、潮湿）下的介电性能都比较稳定。其缺点是机械强度较低，且须高压成型。

俄罗斯对有机硅树脂进行了多年深入系统的研究，已将有机硅复合材料成功地应用于战略导弹、火箭以及航天飞机中

，所采用的硅树脂为聚二甲基有机硅（商品牌号MK-9K），再添加少量的高温除碳剂，在1200 ℃能释放氧，可降低树脂的残碳率，对电性能十分有利。

树脂基复合材料可以满足常用的航空用天线罩及低于3马赫数的导弹天线罩的使用要求。但是，有机材料由于其有限的耐热性能，对于高于4马赫数的导弹等航天用天线罩，有机材料已经不能满足各种飞行器高速飞行时的使用要求

。所以各种陶瓷基复合材料逐渐成为超音速导弹天线罩的候选材料。要满足导弹由亚音速到超音速，再到高超音速（Ma>5），速度不断攀升对材料耐高温性能更严苛的要求，树脂基复合材料的耐高温性要提到500℃以上。

导弹天线罩材料的发展历程可归结为: 纤维增强塑料→氧化铝陶瓷→微晶玻璃→石英陶瓷→陶瓷基复合陶瓷。陶瓷基复合材料天线罩其他文章中介绍。

隐身用复合材料

隐身技术和隐身材料在导弹中的应用，可以提高导弹的总体性能、电子战斗力、军事和经济效益。雷达是迄今为止最为有效的远程电子探测设备，它根据雷达目标对雷达波的散射能量来判定目标的存在并确定目标的位置。要实现雷达波隐身，其核心问题就是使目标的雷达回波无法被侦察雷达探测到，即降低目标的雷达探测截面（RCS）。减RCS通常有两种途径: 材料隐形技术和外形隐形技术，这两种技术常常综合运用。

材料隐形技术就要求树脂基复合材料应该能够减少导弹被雷达、红外、声波以及可见光等发现的几率，提高导弹生存、突防，尤其是纵深打击的能力。按其工作原理，材料技术可分为三类: 一类是雷达波作用于材料时，材料产生电导损耗、高频介质损耗和磁滞损耗等，使电磁能转换为热能而散发; 二是雷达波能量分散到目标表面的各部分，减少雷达天线方向上散射的电磁能; 三是使雷达波在材料上、下两表面的反射波迭加发生干涉，相互抵消。

结构吸波材料（SRAM）不仅能够承载结构重量，还可以达到吸波隐身的目的，并且不会增加导弹的重量，因此被视为隐身材料的主要发展方向

。

结构吸波材料主要分为三类：

吸收剂散布型、层板型材料和蜂窝夹层结构型材料

。吸收剂散布型是由热塑性PEEK、PPS等树脂纺成单丝和复丝分别和碳纤维、玻璃纤维等特殊纤维按一定比例交替混杂成束,再将其编织成织物与同类树脂制成复合材料。F- 117的V形垂尾、F- 22的机身和机翼蒙皮采用了此吸波结构材料。

层板型吸波材料是一种可承载的宽频吸波复合材料,通常由透波层(面层)、损耗层(中间层)和反射层(底层)三个不同结构层次,多达十几层或数十层材料组成。透波层(面层)一般为玻璃纤维,芳纶纤维或石英纤维增强低介电损耗树脂基体;损耗层(中间层)可以是树脂基体中充填电磁损耗吸收剂或直接采用具有较高损耗的树脂基体,也可以是多层高低损耗层交替组成复合形式的中间层;反射层(底层)为碳纤维增强复合材料。吸波剂一般为铅铁金属粉、不锈钢纤维、石墨粉、铁氧体等具有特殊电磁性能的物质。

蜂窝夹层结构材料是采用透波性能好、强度高的复合材料作为最外层；其中间层为蜂窝形状，一般为浸渍或填充有损耗介质的蜂窝、波纹或角锥结构,或是为浸渍有损耗介质的泡沫芯；在夹芯壁上涂覆吸波涂层或在夹芯中填充轻质泡沫型吸波材料(如聚氨脂)，最内层为石墨纤维增强环氧树脂(Gr／EP)，这种结构在6～14GHz范围内，雷达波吸收率可达95％～98％。

战斧巡航导弹的弹翼、尾翼和进气道；AGM-129巡航导弹的两个全动式方向舵面和弹翼等全部用结构吸波材料制造。我国长剑20采取结构隐身弹翼、复合材料隐身过渡段、尾翼及弹体表面涂覆吸波材料来实现雷达隐身效果。

战斧巡航导弹已将隐身外形技术、隐身材料技术和红外隐身技术紧密结合，使其RCS值减小至0.05m2左右，国外一种正在研究的隐身巡航导弹(SCM)为全复合材料结构，外表面和进气道口涂覆轻质吸波材料，其RCS值能够减小至0.01m2左右。

气动面用复合材料

早期的机载导弹气动面一般为铝、镁或者钛合金，不过性能更为优异的树脂基复合材料正在逐渐取代金属合金成为气动面的主要材料。

舵面作为导弹最主要的受力部件之一，在导弹飞行过程中，不但要承受气动力以及大机动带来的大过载，还要完成导弹姿态的控制，可见，舵面设计和材料的选择是导弹结构设计过程中最突出、最有代表性的问题。

美国海军空战中心(NAWC)研究了高温树脂基复合材料在Ma为4的超声速空中拦截导弹(AIM)舵面上的应用，认为

先进复合材料不仅能使导弹的质量和费用达到最佳值，同时也能提高整个导弹系统的性能，而这些效果在使用传统金属材料导弹时是无法实现的

。据悉，我国长剑20

导弹的翼面舵面与进气道采用玻璃纤维/环氧树脂类材料，以及雷达波吸收能力较强的聚合物复合结构材料。

西北工业大学高宗战联合中国空空导弹研究院黄帅军结合先进导弹武器轻型化的重要发展趋势，并针对导弹武器所追求的降低结构质量、提高有效载荷和战斗力的目标，将某型导弹金属舵面进行了复合材料化设计。对比分析金属舵面与复合材料舵面，发现在刚度等效的情况下，强度满足要求，稳定性良好，重量减轻一半左右。中国空空导弹研究院罗楚养通过研究复合材料的成型工艺，采用RTM工艺聚酰亚胺复合材料设计了一种蒙皮骨架结构的耐高温复合材料舵面。该舵面骨架选用钛合金承力梁，蒙皮选用碳纤维增强聚酰亚胺复合材料，内腔选用铝泡沫作为填充芯材。同时，系统研究了聚酰亚胺复合材料整体化舵面的RTM成型工艺，探索了导弹高温复合材料典型结构的低成本、整体化的设计与分析技术、制备与验证技术。结果显示，舵面成型用模具结构尺寸设计合理，可准确定位制件，合模紧密，且脱模过程较为顺利，使用的RTM树脂及工艺可保证顺利成型；制件尺寸符合设计值，表面及边缘较为光滑，且侧边无断面，能够达到设计要求。

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