航天运载器是一种载人或载货，可返回地面的航天器，其主要任务是向地球低轨道、地球同步静止轨道运送有效载荷，向空间站或有人照料的平台接送人员，向空间站或平台运送仪器设备、实验材料、成品等各种物资；承担空间站、平台、卫星等空间设施的维修或卫星的回收，以及承担空间站乘务人员的救急救生任务。航天运载器的发展大体经过了三个阶段，一是一次性使用的运载火箭或宇宙飞船，二是部分重复使用的垂直发射水平降落带翼的飞行器，即航天飞机，三是完全重复使用的天地往返运载器。航天运载器不论是初期的宇宙飞船，到后来的航天飞机，以及近来发展的多功能完全重复使用的轨道器，都要求采用比强度大、比刚度高的结构，因此蜂窝夹层结构就当然地作为这些飞行器的重要结构形式。

　　（1）宇宙飞船上的夹层结构

　　在20世纪80年代以前，前苏联和美国共发射了五十几艘飞船，具有代表性的是美国的“阿波罗”号，在这艘飞船上就大量地使用了蜂窝夹层结构。飞船的指挥舱是飞船的控制中心，它是一个由两层蜂窝夹芯结构组成的双壁结构，见下图。靠里面的结构即3个宇航员的活动室是由7075-T铝合金面板和5052-H39铝蜂窝夹芯用环氧酚醛胶胶接而成，外层是不锈钢蒙皮和不锈钢蜂窝芯夹层结构，两个夹层结构之间填以绝热材料，在不锈钢夹层结构的外表面用高温酚醛胶粘接一层烧蚀层。飞船服务舱和登月舱的连接件采用圆筒形的夹层结构，其内面板为7178-T6铝合金，外面板是2024-T81铝合金，用环氧酚醛胶粘接在5052-H39铝蜂窝夹芯上。在服务舱安装有4个直径为800mm的微波反射器，是变高度的高温铝合金蜂窝夹层结构，飞船登月舱的天线反射面是用A286合金为面板，不锈钢蜂窝芯构成的抛物面夹层结构。登月舱圆形着陆缓冲器则是聚氨酯泡沫塑料填充的铝蜂窝夹层结构。

　　宇宙飞船重返地球再入大气层的热环境特点是高熔低热流、低压力和长时间，对飞船再入热防护材料要求是低密度、低热导率和高的分解热，并且还需有一定的强度。“双子星座号”宇宙飞船和“阿波罗”号宇宙飞船指挥舱的表面粘有以酚醛玻璃钢蜂窝为骨架填充甲基硅橡胶或酚醛树脂小球的低密度碳化烧蚀防热材料，这层烧蚀防热材料可以保证飞船在再入过程中不被烧毁。我国的神舟五号载人飞船返回舱主体结构采用的也是蜂窝填充夹层结构，如图下图所示。

　　（2）航天飞机上的夹层结构

　  自从1981年4月美国成功地进行了第一架航天飞机载人飞行，从此美国终止了宇宙飞船的飞行计划。航天飞机是一种部分重复使用的天地往返运载器，地面发射时的助推固体火箭发动机在把航天飞机送入既定轨道后就分离抛掉，而后航天飞机在完成飞行任务后返回地面，下一次还可以继续飞行。美国早期的“哥伦比亚”号航天飞机是这类运载器的典型代表，在这架航天飞机上多处使用了夹层结构。其中最大的一个构件是有效载荷舱门，它宽4.57m，总长18.29m，分成八扇，每一扇用碳纤维环氧复合材料面板、芳纶（Nomex)蜂窝芯夹层结构制成，为了增加结构刚度，在内表面用帽形骨架加强，在外表面还敷有一层0.051mm厚的铝丝编织网以防雷击，见下图所示。航天飞机的垂直尾翼和襟翼及升降副翼均为2124铝合金蜂窝夹层结构，整个截面为楔形，而后缘为全深度蜂窝。

　　航天飞机使用的燃料是超低温燃烧剂和氧化剂（液氢和液氧），为解决燃料储箱的重复使用问题，经过大量的试验研究，认为只有采用金属蜂窝结构才能满足重复使用性和可靠性。储箱壳体的上半部是钛合金蜂窝夹层结构，蜂窝内抽真空以起到结构和隔热的双重作用，储箱的下半部是高温合金蜂窝夹层结构，以便承受再入时产生的严重加热。金属夹层结构的低温燃料储箱还有一些不同的设计方案，如采用多层波纹夹芯与蜂窝夹芯组合的夹层结构等，见下图所示。

　　（3）重复使用的航天运载器

　　随着航天技术的发展，目前着重研究完全重复使用的航天运载器。在新型的航天运载器上，同样大量地使用了各种夹层结构。以美国可重复使用运载器“冒险星”号的半尺寸原型样机X-33为例，见下图。X-33使用的燃料是液氢/液氧，其液氧储箱用铝合金制造，液氢储箱则是蜂窝夹层结构。储箱总体结构是一个多瓣形的异形体，由前后端框和侧壁组成，内壁安装加强龙骨。龙骨由三维编织碳纤维复合材料的Y形接头胶接。前后端框和侧壁的壁板，都是蜂窝夹层结构。

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