我国首个3.35米直径复合材料贮箱诞生

文章来源:中国航天报 发布时间:2021-01-26

图为3.35米直径复合材料贮箱原理样机。 张建宝 摄

1月22日,我国首个3.35米直径复合材料贮箱原理样机在中国航天科技集团有限公司一院诞生。该贮箱主要应用在液氧环境下,相比金属贮箱可减重30%且强度更高,能够大幅提高火箭的结构效率和运载能力,是一种新型轻质贮箱。

复合材料贮箱原理样机的诞生,标志着我国掌握了从复合材料贮箱结构设计、材料制备到成形制造的全链路技术流程,成为全球少数几个具备复合材料贮箱设计制造能力的国家。

该项目由一院一部抓总,703所与国内多个高校共同参与“产、学、研”联合攻关。

研究团队历时两年多时间,攻克了十大关键技术。其中包括复合材料液氧贮箱结构设计技术、低温复合材料细观损伤力学分析技术、多尺度复合材料渗漏抑制技术、低温液氧相容树脂体系制备技术、分瓣式可拆卸复合材料工装设计制造技术、复合材料工装精确装配技术、高精度自动铺放技术、超薄预浸料制备技术、复合材料法兰密封技术、复合材料可靠粘接密封技术等。

作为运载火箭结构重量占比最大的部段,贮箱结构重量占箭体结构总重的50%以上,贮箱轻量化是提高火箭运载效率的重要途径之一。

复合材料与当前火箭贮箱结构采用的金属材料相比,具有密度更小、比强度更高、抗疲劳强度更好等优势。相比金属贮箱,复合材料贮箱可以减重30%左右,可大幅降低结构重量,提升火箭运载能力。

与应用于液氢液氧环境下的金属贮箱相比,复合材料贮箱主要应用在特定的液氧环境下,可以用在火箭末级。据资料显示,火箭末级贮箱每减重1公斤,意味着运载能力提升1公斤。而且复合材料贮箱具有生产工序少、周期短等优势。从国外的研究成果来看,相比于金属贮箱,采用复合材料贮箱可降低火箭综合成本25%。

一部结构室副主任吴会强介绍,后续研制团队还将对3.35米复合材料贮箱原理样机开展一系列考核试验和评价,进一步开展关键技术攻关,提升技术成熟度,并推进应用工作,充分发挥复合材料贮箱在轻质高强方面的优势,实现未来火箭结构大幅减重和运载能力的提升,增强我国深空探测的能力和水平。(王海露)