在航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)的構(gòu)件盡可能輕，同時(shí)又要滿足強(qiáng)度剛度要求。對(duì)于某些次承力結(jié)構(gòu)可以使用夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來滿足強(qiáng)度、剛度要求，達(dá)到明顯減輕質(zhì)量的效果。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)不但具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗彎性能好等優(yōu)點(diǎn)，而且通過控制成型工藝可得到光滑平整的外型，從而具有優(yōu)良的氣動(dòng)性能，同時(shí)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)還具有力學(xué)性能、電性能、隔熱性能可設(shè)計(jì)性，使其作為結(jié)構(gòu)功能一體化材料廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。
常用的蜂窩芯為鋁蜂窩、Nomex蜂窩和玻璃蜂窩，面板可以是鋁合金、碳／環(huán)氧復(fù)合材料、玻璃鋼等。但是上述蜂窩夾層結(jié)構(gòu)使用溫度不高于200~C，對(duì)于溫度要求更高的情況，就顯得無能為力了。聚酰亞胺復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐熱性和力學(xué)性能，但聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)研究較少。航天材料及工藝研究所近年來開展了聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的探索研究，開發(fā)出了輕質(zhì)耐高溫聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。面板選用聚酰亞胺復(fù)合材料，蜂窩芯選取玻璃布增強(qiáng)聚酰亞胺復(fù)合材料。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)采用二次固化工藝，分別固化成型面板和蜂窩芯，最后將面板和芯子膠接，形成聚酰亞胺復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。
試驗(yàn)結(jié)果表明，聚酰亞胺復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有較好的隔熱性能，并且具有良好的阻燃性能。試驗(yàn)過程中沒有發(fā)生層間開裂和嚴(yán)重變形的情形，而對(duì)比試驗(yàn)件酚醛玻璃鋼板材出現(xiàn)了燃燒和嚴(yán)重的層間開裂和嚴(yán)重變形的現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱性能和抗熱變形能力。
目前，聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料存在蜂窩芯子的節(jié)點(diǎn)膠耐溫性與聚酰亞胺復(fù)合材料的成型工藝不匹配，芯子固化過程中，節(jié)點(diǎn)膠分解炭化，造成結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度嚴(yán)重下降，導(dǎo)致了整個(gè)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能下降。因此需要研制開發(fā)適合耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料的成型工藝的高溫節(jié)點(diǎn)膠，提高結(jié)構(gòu)整體性能。聚酰亞胺蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有良好的隔熱性能和力學(xué)性能，能夠減少隔熱層的厚度和提高結(jié)構(gòu)剛度，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化和功能化，有望應(yīng)用于導(dǎo)彈和運(yùn)載火箭特殊場(chǎng)合等的隔熱板、天線罩、整流罩等。