航天復合材料是由兩種或兩種以上異質、異形、異構的材料通過專門成型工藝復合而成的一種應用于航天飛行器的高性能的新材料體系，復合的目的是要改善材料的性能，或使材料能滿足某種特殊的物理性能（如光、電、熱、聲、磁等）要求。復合材料按使用要求大致分為結構復合材料和功能復合材料，在航空航天領域，和今后 20～30 年的發展主流是用于制造空天飛行器結構件的碳纖維增強樹脂基復合材料（簡稱 CFRP），在此基礎上發展結構/功能一體化和智能化結構復合材料，以滿足越來越先進的空天飛行器的要求。 

概況

復合材料是通過科學的設計和合理的工藝，把兩種以上不同材料組合成一種新型材料。

復合材料的設想是第二次世界大戰中提出來的。在大戰中，正義的國家為打敗侵略者使用了各種可能的技術。各種技術在戰爭中都受到了實際的檢驗。一個明顯的結論是一切武器所用的材料，既要具有高強度又要輕巧，既可靠牢固，又具有多功能。這就對材料提出很高的要求，其出路之一是發揮單一材料的優點，把兩種或多種材料組成復合材料。例如戰爭新材料既具有甲的高強度優點，又具有乙的輕巧靈活的長處，這自然是人們所期待擁有的新材料。

在航空航天領域，若用輕質高強度的復合材料制作飛行器，則重量會大幅度減輕，耗費能源就少，航程就可以更長；發射航天器所需的火箭動力將大為減小；利用火箭發射導彈，若各級火箭殼體都使用復合材料，則射程將從中程變為遠程。正因為復合材料具有航天技術對材料高要求的獨特優點，所以復合材料首先在航天技術中得到有效的應用。

樹脂基復合材料

樹脂基復合材料是以樹脂為基質加入增強性能的粒子狀材料或纖維狀材料組成新型的復合材料。

在聚乙烯、聚丙烯及尼龍等樹脂塑料中加入滑石、碳酸鈣、碳黑等粒子狀增強材料，可以提高復合材料的剛性、強度和耐磨性等。這種復合材料已用于汽車內的零部件制作及食品包裝。使粒子形成中空的小球體而加入塑料基質中的實驗已獲得成功，這可以使材料輕巧和具有保溫性能。

纖維狀增強塑料有很好的發展前景。早期采用玻璃纖維，近年來采用碳纖維、硼纖維和芳香族聚酰胺(芳綸)纖維。

復合材料首先在航空航天技術和軍事上得到應用。如軍用飛機上硼纖維增強環氧樹脂作飛行舵、水平安定面、機翼后緣等。美國中程潛艇對地導彈北極星A一2的第二級固體火箭發動機殼體用玻璃纖維增強環氧樹脂纏繞制件，比鋼質殼體輕27%；而后又用高性能玻璃纖維取代普通玻璃纖維，使北極星A．3的第一級火箭殼體重量比鋼殼體減輕50%，第二級也相應減輕，終于使北極星A。3導彈的射程由1700km增加到4500km。

碳纖維增強樹脂復合材料已在導彈、航天飛機和衛星上應用，效果優秀。高硅氧玻璃纖維增強酚醛樹脂和碳纖維織物纏繞增強酚醛樹脂在火箭頭部作為蝕燒防熱材料，有著良好的效果。 [2] 

金屬基復合材料

利用纖維增強金屬組成復合材料的研究始于20世紀60年代，應用結果顯示出它比樹脂基復合材料更好。為了方便引用一個符號：A/B，其中A代表增強纖維，B代表基質材料，如硼/鋁，為硼纖維增強鋁基復合材料。

硼/鋁、硼/鈦、碳化硅/鋁、碳化硅/鈦等復合材料已在飛機和航天飛機上得到應用，具有耐高溫、高強度、良好的導熱性、高電導性、不吸濕和不老化等優點，是樹脂基復合材料所不及的?樹脂基復合材料通常只能在350℃以下使用，更高溫度的環境就無能為力了。金屬基復合材料可以在350～1200℃下使用，適應了迅速發展的高技術領域的需求。美國正在執行一項國家航空航天飛機(NASP)計劃，其中金屬基復合材料將成為飛行器各種構件的主要材料。

碳纖維增強基復合材料，主要用于洲際導彈或遠程導彈頭部燒蝕防熱錐。碳纖維進行三方向或多方向編織，作為復合材料的增強體，然后用化學淀積或浸漬瀝青的方法填充織物空隙，最后在一定壓力下高溫石墨化而成。用于火箭發射、導彈頭錐、火箭噴管、航天飛機構件等。

導彈發射后穿過大氣層進入外層空間，當到達目標上空后當然要再次進入大氣層，這時導彈頭周圍將產生高溫等離子體，形成一個鞘體包圍著導彈頭，使電波難以通過，造成“再入通信中斷”，得不到遙控數據。研究人員在導彈頭彈頭燒蝕防熱復合材料層中加入親電子材料(如泰氟隆)，從而減少電子密度，部分解決了“再入通信中斷”問題。

在航天技術領域設計師們曾提出“為減輕1g重量而奮斗”，復合材料研究的不斷進展，無疑對此做出了貢獻。 [2] 

陶瓷基復合材料

陶瓷具有高硬度、高強度、耐高溫和耐腐蝕等十分突出的優秀性能，但它又有脆性高的缺點，這限制了它的廣泛應用。工藝上采取陶瓷纖維加入陶瓷基質的辦法，來增大它的韌性，取得有效的效果，這樣既達到了增加韌性又不降低強度的目的。已經可以滿足1200~1900℃高溫環境下使用的要求。納米復合陶瓷正處于積極研究開發之中，應是更具有特色的又一種新型復合材料。

陶瓷基復合材料的研究是從20世紀50年代開始的。60年代末和70年代初其研究有了新的進展。盡管陶瓷基復合材料的研究還不很透徹，但已得到應用，已有的研究工作表明這類材料具有很大的發展潛力。現已應用的陶瓷基復合材料有碳纖維、玻璃纖維、SiC纖維、Al2O3纖維、Si3N4(賽龍)纖維等。

只有少數陶瓷復合材料達到了實際應用水平，大多數尚處在實驗室研究階段，但具有良好的應用前景。在高溫材料方面，陶瓷基復合材料可用來制作防熱板、發動機葉片、火箭噴火喉襯以及導彈、航天飛機上的其他零件。