9月25日，中国人民解放军火箭军进行了例行的年度军事训练，向太平洋公海领域发射了一枚携带有模拟弹头的东风-31AG洲际弹道导弹，并准确落入预定海域。这是自1980年来，时隔44年中国第二次向太平洋海域发射洲际弹道导弹，向世界展示了中国战略威慑能力。
导弹结构
作为发射里程数超过12000公里的超音速洲际导弹这一国之利器，其中有蕴含着什么高分子材料的秘密呢？导弹的结构部件精密且复杂，主要由弹头，推进系统和制导系统等部分组成，其中弹头负责打击，推进系统是导弹的动力源，制导系统负责控制导弹的飞行轨迹，确保其精确击中目标。
天线雷达罩
雷达天线罩作为制导系统的一部分，既要适应导弹气动力、气动热和飞行过程中的恶劣环境,又要满足雷达系统对功率传输系数、瞄准误差和天线方向图畸变等电性能的要求。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。因此对于雷达天线罩的材料要求其拥有优良的介电性能，足够的机械强度和适当的弹性模量，良好的热冲击性和耐热性并且经得起雨蚀、辐射等环境条件，具备一定的可生产性和经济性。
但是迄今没有一种材料完全具备上述优良性能。无机陶瓷材料能耐高温、介电性能好以及强度高等,但其质脆、韧性差、耐热冲击性能差并且成型工艺复杂。树脂基纤维增强复合材料有较高的比强度,材料的介电性能、机械性能和热性能具有可设计性,但使用温度受树脂基体耐热性的限制,目前阶段最高使用温度不超过360℃。
霍克对空导弹
萨姆-6防空导弹
目前常用的雷达罩材料为复合材料，纤维增强材料中玻璃纤维和碳纤维最为常用，美苏等国公开的文献中多数导弹仍采用玻璃纤维复合材料,如美国的“霍克”导弹和前苏联的“SA-6”导弹等。树脂体系里传统的树脂基体如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂仍广泛用于各种导弹天线罩,除此之外有机硅树脂、聚酰亚胺(PI)等新型耐高温树脂也逐渐开始投入使用。热塑性树脂近年来在天线罩的制备中崭露头角,其中最引人注目的是美国研制的非碳化烧蚀材料聚四氟乙烯PTFE。
鼻锥与喷管喉衬
鼻锥和喷管喉衬作为推进系统中的一部分，洲际导弹在再入大气层时，鼻锥和发动机喷管需要承受极高的温度。现役主流洲际导弹弹头鼻锥多采用 C/CFRP 材料，利用其氧化、分解和升华过程带走大量热；同时生成的多孔碳层起到隔热体的作用，阻止热量向内部传递，起到热防护作用。
风暴阴影导弹的鼻锥
碳/碳复合材料保留了石墨材料耐烧蚀、热膨胀小，密度小的优点，又克服了石墨材料强度低，抗热震性能较低的不足。用碳/碳材料制成的喷管内型面烧蚀比较均匀、光滑，没有前后烧蚀台阶或凹坑，有利于提高喷管效率，因此被普遍认为是目前作喉衬的最佳材料。
蒙皮与隔热材料
此外，导弹在大气层中高速飞行时，表面蒙皮和弹头的温度会迅速增高，因此需要采用耐高温烧蚀的高分子复合材料。这些材料能够在高速飞行下承受极高的温度，保护导弹内部结构不受损害。聚酰亚胺（PI）是一种高性能聚合物材料，它与金属材料复合而成的薄膜，被用于覆盖在航天器的表面，提供隔热保护。这种材料对航天器的安全起着至关重要的作用，能够在极端的温度变化下保护星上设备，使其免受高速微粒和剧烈温度变化的影响。
写在最后
洲际弹道导弹是现代军事力量中的关键战略武器，其射程远、速度快、威力大，是核三位一体打击力量的重要组成部分。在洲际导弹的设计和制造中，高分子材料扮演着至关重要的角色，它们不仅用于提高导弹的性能，还用于确保导弹在极端条件下的可靠性和耐久性。这些高分子材料的应用，不仅提高了洲际导弹的性能，还增强了其在极端环境下的生存能力，是现代军事科技中不可或缺的一部分。
转自：高分子物理学
