如果大家對模量、強度沒有概念，可以這樣理解：相同粗細的一根棍子，兩邊水平固定，中間吊個秤砣，此時棍子中間會下彎，對于相同的秤砣，棍子模量越高，那么棍子下彎的程度越小。強度怎么理解呢？還是這根棍子，中間的秤砣加到了50千克，“啪！”棍子斷了，那么，50千克除以棍子受力的橫截面積就是棍子的強度。

材料強度越高越結(jié)實嗎？對于結(jié)構(gòu)材料就沒有那么簡單了。比如一個大廈使用時間長，有些梁柱有損傷，那么大廈的剛度就較差，這里剛度就對應(yīng)模量。一個結(jié)構(gòu)的剛度如果差了，在相同的外部引發(fā)的振動下，物體的共振頻率就會變低，那么很容易和外部振動源產(chǎn)生共振，產(chǎn)生一定危害。為了提高大廈的剛度，較為簡單的方法就是進行加固，將柱子加粗，提高剛度。

對航天飛行器也是這個道理，為了能讓導(dǎo)彈、火箭、無人機準確穩(wěn)定送達目標，就要保證飛行器在飛行過程中的穩(wěn)定性，要求彈翼、彈體不能有明顯的顫動、變形，也就是說“身子骨要硬”。那么，如何解決呢？辦法之一就是把結(jié)構(gòu)做粗大，彈體材料要選高模量、材料厚實的，這樣抗變形能力就強?？墒呛教炱鞫家筝p巧，這就有矛盾了。這時候就要挑輕巧、結(jié)實的材料，比如碳纖維粉末，目前眾多型號用的還都是高強度碳纖維，也就是強度高、模量較低的碳纖維。

但是遇到某些情況，高強度碳纖維就出現(xiàn)了強度有余，模量不足的情況。比如大展弦比機翼、空間飛行器支撐結(jié)構(gòu)，這些飛行器都有一個共同點，結(jié)構(gòu)的長細比很高，飛行過程中受到干擾容易產(chǎn)生振動，當振動的頻率和結(jié)構(gòu)固有頻率接近時，就會產(chǎn)生共振，明顯影響飛行器的穩(wěn)定性。

為了限制共振，就需要把結(jié)構(gòu)的低階固有頻率提高，使得飛行過程中不出現(xiàn)或少出現(xiàn)共振。為了提高固有頻率，就需要提高結(jié)構(gòu)的剛度。因此這些應(yīng)用對結(jié)構(gòu)剛度有非常高的要求，同時還有苛刻的重量和體積限制。這時候結(jié)構(gòu)設(shè)計師就要“請出”高模量碳纖維出場。用了高模量碳纖維，就可以在限定結(jié)構(gòu)重量下，保證強度的同時，提高結(jié)構(gòu)的剛度，讓飛行器更穩(wěn)定。因此我們可以說，正是高模碳纖維賦予了航天飛行器的“錚錚鐵骨”。（作者單位：中國航天科工三院306所）

責任編輯：胡惠雯