先进复合材料应用于飞行器中，可有效地减轻结构重量。在某航天器的研制过程中，我们承担了碳纤维增强复合材料的研制任务，经过多月的努力，成功地交付了100多根不同直径、不同长短的高模量碳纤维复合材料圆管，满足了设计要求。

　　根据设计要求，碳纤维管的拉伸模量不小于120GPa，因此在选择增强材料和树脂基体时，必须选择高模量的碳纤维和模量较高的树脂基体，同时要兼顾工艺性和其他特殊要求。经筛选，增强材料采用M40J高模量碳纤维。

　　铺层设计是复合材料结构设计中最关键性之一。在碳纤维管中采用0°、±45°铺层，在铺层比一定的情况下，为保证碳纤维管的拉伸模量达到设计要求，必须严格控制制品的含胶量。为了达到最终控制制品中纤维体积含量的目的，在工艺中采取了一系列的措施。首先，在车间配备了空调和去湿器，严格控制环境温度和湿度，在配胶时用比重计来测量和控制胶液的浓度，控制缠绕张力和转速，采用自制的胶液循环装置保证在缠绕过程中胶液的浓度基本不变。通过不断的摸索和数据积累，得到了合理的缠绕工艺参数，使预浸料和管件的含胶量得到了严格的控制。

　　铺层用手工完成。在铺层过程中，可采用加热的方法使层与层之间良好粘接，每一层必须压实，且每一铺层的接缝必须与前一铺层的相互错开。当铺层全部完成之后，在一定的温度和压力下处理一段时间，使树脂充分浸润纤维，同时将少量的富余树脂挤出。

　　固化是碳纤维管成型的关键工序。管件在热压罐中固化，控制固化过程的关键是严格掌握升温速度、停止抽真空、加压时机、加压速度，加压时机尤为关键。

　　加压时机一般选择在挥发物几乎除尽，树脂开始凝胶前开始加压，然后较快地加至最大压力。加压过早，树脂中的挥发分未及除尽，会造成孔隙，而且树脂因受热而流动性很大，会使树脂流失并分布不均。加压过迟，树脂已开始凝胶固化，失去了流动性，使层间粘接较差，引起层间分层，制品中残存的挥发分汽化产生的气泡因得不到压实引起孔隙。

　　直径50mm，壁厚2mm的M40J高模量碳纤维管经过实际测试，平均拉伸破坏载荷为147kN，平均拉伸模量为156GPa，平均弯曲模量为154GPa，平均抗弯剪模量为8.9GPa，平均抗扭剪切模量为13.7GPa，纤维体积含量为60.8%，密度1.54g/cm3，孔隙率1.5%，以上参数完全满足客户设计要求。

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