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我國成功研製兩種新型火箭貯箱 減輕箭體重量 提升火箭運力
來源:新京報2021-01-25 17:53:13
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【我國成功研製兩種新型火箭貯箱】據中國航太科技集團微信公眾號消息,近日,我國運載火箭新型貯箱研製接連取得新進展:中國航太科技集團有限公司一院集結國內優勢力量,先後成功研製出我國首個3.35米直徑鋁鋰合金貯箱工程樣機、複合材料貯箱原理樣機,將可進一步減輕箭體重量、提升火箭運力。

▲ 3.35米直徑鋁鋰合金貯箱工程樣機

▲ 3.35米直徑複合材料貯箱原理樣機

“運載火箭的能力有多大,航太的舞臺就有多大。”貯箱佔箭體結構重量和空間50%以上,其內部加注的燃料佔火箭總重90%以上。貯箱的減重對提升火箭運載能力具有重要意義。

前不久,一院成功研製出我國首個3.35米直徑鋁鋰合金火箭貯箱,經各環節試驗檢測合格且性能良好,初步具備工程應用條件。該貯箱採用了第三代高性能鋁鋰合金,與當前國際主流鋁銅合金貯箱相比,強度提升30%左右,同等條件下結構減重15%以上。

▲鋁鋰合金貯箱生産現場

按照材料劃分,鋁合金材料貯箱分為第一代鋁鎂合金貯箱、第二代鋁銅合金貯箱和第三代鋁鋰合金貯箱。相對於傳統鋁銅合金,鋁鋰合金強度和剛度顯著提升,密度卻下降了3%-5%,這對運力按克重計算價格的火箭來説彌足珍貴。

▲整體旋壓成形3.35米直徑鋁鋰合金貯箱箱底

由於鋁鋰合金的價格相對較高,目前世界航太強國主要將鋁鋰合金用於火箭末級貯箱上。給火箭末級減重1公斤,相當於火箭運載能力增加1公斤。

後續,我國3.35米鋁鋰合金貯箱擬主要應用在新一代運載火箭末級,提升長征五號、長征七號、長征八號等火箭結構效率和運載能力,同時為更大直徑的重型火箭和新一代載人火箭研製奠定基礎。

除了金屬材料,複合材料的應用也可讓貯箱大幅減重。1月22日,我國首個3.35米直徑複合材料貯箱原理樣機在航太科技集團一院誕生。該貯箱主要應用在液氧環境下,相比金屬貯箱可減重30%,強度更高,能夠大幅提高火箭的結構效率和運載能力,是一種新型輕質貯箱。

▲複合材料貯箱自動鋪放工藝

複合材料的密度為1.7g/cm3左右,鋁鋰合金密度為2.7g/cm3,複合材料的比強度是鋁鋰合金的6倍。複合材料與當前火箭貯箱結構採用的金屬材料相比,具有密度更小、比強度更高、抗疲勞強度更好等優勢。

此外,複合材料貯箱還具有生産工序少、週期短等優勢,可進一步降低火箭綜合成本。

▲用於拆裝複合材料組合式工裝的型架

目前,複合材料貯箱主要應用在特定的液氧環境下,可用在火箭末級。後續,研製團隊還將對3.35米複合材料貯箱原理樣機開展一系列的考核子試驗和評價,進一步開展關鍵技術攻關,提升複合材料貯箱的技術成熟度,推進複合材料貯箱在火箭上的應用,真正發揮複合材料貯箱在輕質高強方面的重大優勢,助力未來火箭結構大幅減重和運載能力的提升。

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