高超音速技術(shù)領(lǐng)域目前是航空航天及國防工業(yè)的一個熱門話題。高超音速武器主要有兩種：高超音速巡航導彈和高超音速飛行器。高超音速巡航導彈，由scramjet驅(qū)動，被限制在100,000英尺（30,000米）以下；高超音速滑翔飛行器可以飛得更高。與彈道（拋物線）軌跡相比，高超音速飛行器將能夠大角度地偏離拋物線軌跡。

俄羅斯和中國在高超音速武器開發(fā)方面遙遙領(lǐng)先。隨著最近中國成功地展示了一個高超音速飛行器，并在下降前繞地球飛行而獲得美國關(guān)注。俄羅斯在高超音速系統(tǒng)方面也很活躍。結(jié)合中國和俄羅斯對超音速系統(tǒng)的快速發(fā)展，導致美國和歐洲的也更積極地開展相關(guān)研究。作為武器大國的美國，也準備集合陸、海、空三軍一起開發(fā)高超音速滑翔體，據(jù)報道印度也在開發(fā)這種武器。法國和澳大利亞也緊隨其后。而日本正在開發(fā)噴氣式導彈（高超音速巡航導彈）。

而高超音速系統(tǒng)需要耐高溫材料。尤其是前緣和鼻錐體，在高速飛行的狀態(tài)下，與空氣摩擦會導致溫度飆升，有時這些部件的溫度會超過2000℃。幾十年來，碳-碳等材料一直被用于再入飛行器和火箭噴嘴，這些材料在應用中效果良好。這些耐高溫材料在高熱再入階段通常會被燒蝕或侵蝕，但卻能在再入過程中保護飛行器不被燒毀。高超音速武器系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)是，它們的目的是可操控和可轉(zhuǎn)向，這意味著控制面板的任何燒蝕都會影響系統(tǒng)的可操控性。

對于高超音速系統(tǒng)的高溫材料有兩個主要需求：

（1）在大氣中飛行時，材料能夠承受高溫而不發(fā)生燒蝕和侵蝕；

（2）具有較低成本的高溫材料系統(tǒng)。

幾十年來，碳-碳材料一直被用于高溫領(lǐng)域，并取得了良好的效果。目前Hexcel正在研究不燒蝕或以非?？煽氐姆绞綗g的碳-碳材料，以便將其用作飛行器的控制面板。其耐高溫涂層也隨之在開發(fā)，以確?？刂泼姘逶陲w行過程中的完整無損。目前針對陶瓷基質(zhì)復合材料（CMC）的研究有很多，其適用溫度范圍甚至比碳-碳更高。CMC通常使用陶瓷纖維，這種纖維很脆，而且非常昂貴，但目前正在研究在CMC中使用碳纖維，因為已經(jīng)有一個成熟的碳纖維供應鏈，可以以比陶瓷纖維低得多的成本生產(chǎn)纖維。

在成本方面，大部分的重點是降低生產(chǎn)碳-碳部件的成本。生產(chǎn)碳-碳的過程從碳纖維復合材料開始，然后把它帶到高溫下，燒掉基體材料中除碳以外的一切。然后，該部件被重新滲入基體材料或經(jīng)過化學氣相沉積（CVD）過程，該過程重復幾個周期，以生產(chǎn)最終的碳-碳材料。浸潤和化學氣相沉積的碳化周期可能長達數(shù)周，因此生產(chǎn)碳-碳材料可能需要數(shù)月。很多人都在關(guān)注如何降低生產(chǎn)碳-碳材料的成本和時間。據(jù)報道，Hexcel HexPly?預浸料在減少碳基體完全致密化所需的時間方面顯示出了優(yōu)勢。在CMC材料中使用碳纖維也可以大大降低生產(chǎn)陶瓷基體復合材料的成本。

材料是高超音速武器系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)。20世紀90年代，美國國家航空航天飛機（NASP）做出了重大努力，建造了一架可以以高達5馬赫的速度飛行的商業(yè)飛機。大量研究經(jīng)費投入到對金屬基體和陶瓷基體材料系統(tǒng)的研發(fā)項目上。最后，這些材料系統(tǒng)都太不成熟，無法自信地用于載人超音速商業(yè)運輸領(lǐng)域。高超音速飛行系統(tǒng)需要的就是耐更高溫度的材料體系。

目前中美俄在高超聲速武器的研究項目上爭相激烈，而要決出勝敗的關(guān)鍵在于兩個方面：研發(fā)出耐高溫的材料和超燃沖壓發(fā)動機，而耐高溫材料是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。誰能先研出符合高超音速飛行的耐高溫材料，誰就掌握了話語權(quán)。公開資料顯示的俄軍“先鋒”號高超音速導彈采用了新型耐高溫、高壓材料，諸如高溫陶瓷材料、C/SiC、金屬基復合材料可耐高溫2000℃。而中國在耐高溫材料上目前有突破性進展，比如近幾年的中南大學研發(fā)的一種新型耐3000℃燒蝕的陶瓷涂層及其復合材料，為我國高超音速飛行器的研制鋪平道路具有重大意義。

來源：中國復材