■ 3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機
突破10大關鍵技術該項目是由航天科技集團一院總體設計部抓總,703所與國內多個高校共同參與的典型“產、學、研”聯合攻關項目,研究團隊歷時兩年多,攻克瞭十大關鍵技術。
復合材料液氧貯箱結構設計技術
低溫復合材料細觀損傷力學分析技術
多尺度復合材料滲漏抑制技術
低溫液氧相容樹脂體系制備技術
分瓣式可拆卸復合材料工裝設計制造技術
復合材料工裝精確裝配技術
高精度自動鋪放技術
超薄預浸料制備技術
復合材料法蘭密封技術
復合材料可靠粘接密封技術
■ 用於拆裝復合材料組合式工裝的型架
相比於金屬貯箱減重30%
貯箱作為火箭結構重量占比最大的部段,其減重對火箭運載能力的提升具有重大意義。
材料小知識
復合材料的密度為1.7g/cm⊃3;左右,鋁合金密度為2.8g/cm⊃3;,鋁鋰合金密度為2.7g/cm⊃3;,復合材料的比強度是鋁合金的8倍,是鋁鋰合金的6倍。在航天領域,我國現役火箭的部分部段就大量采用復合材料,減輕瞭結構重量。復合材料與當前火箭貯箱結構采用的金屬材料相比,具有密度更小、比強度更高、抗疲勞強度更好等優勢。
相比於金屬貯箱,復合材料貯箱可以減重30%左右,可大幅降低結構重量,提升火箭運載能力。因此,發展復合材料貯箱是實現火箭減重目的的關鍵技術之一,也是國際航天大國爭相探索的新領域。3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機的成功研制,標志著我國掌握瞭從復合材料貯箱結構設計、材料制備到成形制造的全鏈路技術流程,成為全球少數幾個具備復合材料貯箱設計制造能力的國傢。
鋁合金
鋁鋰合金
碳纖維
綜合成本降低25%
火箭運載能力越大,進入空間能力相對也會大幅提高,為中國航天開拓更大的舞臺。貯箱結構重量占箭體結構總重的50%以上,因此,貯箱輕量化是提高火箭運載效率的重要途徑之一。與應用於液氫液氧環境下的金屬貯箱相比,復合材料貯箱主要應用在特定的液氧環境下,可以用在火箭末級。
據資料顯示,火箭末級貯箱每減重1公斤,意味著運載能力提升1公斤。而且復合材料貯箱具有生產工序少、周期短等優勢。從國外的研究成果來看,相比於金屬貯箱,采用復合材料貯箱可降低火箭綜合成本25%。未來,復合材料貯箱在火箭末級推廣應用,將能大幅提升火箭的運載能力,對探索降低火箭成本具有深遠影響。
■ 復合材料貯箱自動鋪放工藝
原理樣機的成功研制隻是我國復合材料貯箱技術發展邁出的一小步,隻是其中的一個裡程碑。總體設計部結構室副主任吳會強介紹,後續研制團隊還將對3.35米復合材料貯箱原理樣機開展一系列的考核試驗和評價,進一步開展關鍵技術攻關,提升復合材料貯箱的技術成熟度,推進復合材料貯箱在火箭上的應用,真正發揮復合材料貯箱在輕質高強方面的重大優勢,實現未來火箭結構大幅減重和運載能力的提升,增強我國深空探測的能力和水平。