随着航天技术的发展,对于航天器表面的热防护材料的性能要求越来越高。新型低密度烧蚀材料预混料中加入了大量的超薄壁中空填料和短切纤维,这些增强材料的混合均匀性直接影响烧蚀材料的性能,现有的混合设备均不能达到理想的混合效果。本文对预混料的混合过程进行了相关研究,研制了预混料的专用高效混合设备;同时,针对目前预混料在质量检测方面的不足,对预混料的质量检测方法进行研究。本文基于超薄壁中空填料和短切纤维在高黏度树脂中的分散特性,设计了新型预混料混合设备。选择行星搅拌方式,采用麻花框式搅拌桨叶;通过分析对混合效果的影响,取自转公转比为32:17,两桨叶相位角为90°。利用Polyflow对混合过程进行模拟,结果表明,混合过程中物料作螺旋上升运动,搅拌桨叶混合效果均匀。预混料混合设备已完成制备并进行了实验,混合效率、混合均匀性以及超薄壁中空填料破损率均满足使用要求,设备已通过验收并投入使用。本文提出利用图像处理技术来检测增强材料的分散均匀性。首先通过显微镜获取物料的微观图像,然后对图像进行滤波降噪和阈值分割处理,提取目标信息。最后采用直方图与kl-divergence算子相结合的方法对增强材料的均匀性作出定量表征,在此基础上搭建了一套图像检测系统。根据多级粉体堆积理论,建立了预混料堆积模型,得出适用于低密度烧蚀材料预混料的理论密度计算方法。针对预混料在密度检测时需要压实这一现象,对预混料的承压性能进行研究,得到确保物料填充压实又不会对超薄壁中空填料产生损伤的临界压力。在此基础上,设计了预混料填充压实装置,利用高精度滚珠丝杠和位移传感器实现堆积体积自动测量,建立了低密度烧蚀材料预混料密度检测系统。该项目的完成,为低密度烧蚀材料批量化、连续化、标准化生产以及推广奠定基础,具有一定的指导意义和较高的实用价值。