國(guó)內(nèi)首個(gè)3.35米直徑復(fù)合材料液氧貯箱誕生 比金屬貯箱減重30%

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院宣布，1 月 22 日，我國(guó)首個(gè) 3.35 米直徑復(fù)合材料貯箱原理樣機(jī)在火箭院誕生。該貯箱主要應(yīng)用在液氧環(huán)境下，相比金屬貯箱可減重 30%，強(qiáng)度更高，能夠大幅提高火箭的結(jié)構(gòu)效率和運(yùn)載能力，是一種新型輕質(zhì)貯箱。

復(fù)合材料貯箱原理樣機(jī)的誕生，標(biāo)志著我國(guó)打破國(guó)外壟斷，成為全球少數(shù)幾個(gè)具備復(fù)合材料貯箱設(shè)計(jì)制造能力的國(guó)家。

據(jù)介紹，該項(xiàng)目是由火箭院總體設(shè)計(jì)部抓總，航天材料及工藝研究所與國(guó)內(nèi)多個(gè)高校共同參與的典型 “產(chǎn)、學(xué)、研”聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目，研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)兩年多，攻克了十大關(guān)鍵技術(shù)。

復(fù)合材料液氧貯箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

低溫復(fù)合材料細(xì)觀損傷力學(xué)分析技術(shù)

多尺度復(fù)合材料滲漏抑制技術(shù)

低溫液氧相容樹脂體系制備技術(shù)

分瓣式可拆卸復(fù)合材料工裝設(shè)計(jì)制造技術(shù)

復(fù)合材料工裝精確裝配技術(shù)

高精度自動(dòng)鋪放技術(shù)

超薄預(yù)浸料制備技術(shù)

復(fù)合材料法蘭密封技術(shù)

復(fù)合材料可靠粘接密封技術(shù)

相比于金屬貯箱減重 30%

貯箱作為火箭結(jié)構(gòu)重量占比最大的部段，其減重對(duì)火箭運(yùn)載能力的提升具有重大意義。

材料小知識(shí)

復(fù)合材料的密度為 1.7g/cm³ 左右，鋁合金密度為 2.8g/cm³，鋁鋰合金密度為 2.7g/cm³，復(fù)合材料的比強(qiáng)度是鋁合金的 8 倍，是鋁鋰合金的 6 倍。

IT之家獲悉，在航天領(lǐng)域，我國(guó)現(xiàn)役火箭的部分部段就大量采用復(fù)合材料，減輕了結(jié)構(gòu)重量。

復(fù)合材料與當(dāng)前火箭貯箱結(jié)構(gòu)采用的金屬材料相比，具有密度更小、比強(qiáng)度更高、抗疲勞強(qiáng)度更好等優(yōu)勢(shì)。相比于金屬貯箱，復(fù)合材料貯箱可以減重 30% 左右，可大幅降低結(jié)構(gòu)重量，提升火箭運(yùn)載能力。因此，發(fā)展復(fù)合材料貯箱是實(shí)現(xiàn)火箭減重目的的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是國(guó)際航天大國(guó)爭(zhēng)相探索的新領(lǐng)域。

3.35 米直徑復(fù)合材料貯箱原理樣機(jī)的成功研制，標(biāo)志著我國(guó)掌握了從復(fù)合材料貯箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料制備到成形制造的全鏈路技術(shù)流程，成為全球少數(shù)幾個(gè)具備復(fù)合材料貯箱設(shè)計(jì)制造能力的國(guó)家。

與應(yīng)用于液氫液氧環(huán)境下的金屬貯箱相比，復(fù)合材料貯箱主要應(yīng)用在特定的液氧環(huán)境下，可以用在火箭末級(jí)。據(jù)資料顯示，火箭末級(jí)貯箱每減重 1 公斤，意味著運(yùn)載能力提升 1 公斤。而且復(fù)合材料貯箱具有生產(chǎn)工序少、周期短等優(yōu)勢(shì)。從國(guó)外的研究成果來看，相比于金屬貯箱，采用復(fù)合材料貯箱可降低火箭綜合成本 25%。

未來，復(fù)合材料貯箱在火箭末級(jí)推廣應(yīng)用，將能大幅提升火箭的運(yùn)載能力，對(duì)探索降低火箭成本具有深遠(yuǎn)影響。

關(guān)鍵詞： 國(guó)內(nèi) 減重 復(fù)合材料