重大突破！國內首個3.35米直徑複合材料液氧貯箱火箭院造_風聞

來源：微信公眾號“中國運載火箭研究院”

　1月22日，我國首個3.35米直徑複合材料貯箱原理樣機在火箭院誕生。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。

　　複合材料貯箱原理樣機的誕生，標誌着我國打破國外壟斷，成為全球少數幾個具備複合材料貯箱設計製造能力的國家。

3.35米直徑複合材料貯箱原理樣機

突破十大關鍵技術

　　該項目是由火箭院總體設計部抓總，航天材料及工藝研究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，攻克了十大關鍵技術。

複合材料液氧貯箱結構設計技術

低温複合材料細觀損傷力學分析技術

多尺度複合材料滲漏抑制技術

低温液氧相容樹脂體系製備技術

分瓣式可拆卸複合材料工裝設計製造技術

複合材料工裝精確裝配技術

高精度自動鋪放技術

超薄預浸料製備技術

複合材料法蘭密封技術

複合材料可靠粘接密封技術

用於拆裝複合材料組合式工裝的型架

研製人員初體驗

總體設計部貯箱組組長劉德博

　　“研製中要攻克從材料體系到設計製造一系列難題，許多技術都屬於國內首次嘗試。”

總體設計部貯箱設計師張健

　　“製造工藝對複合材料性能影響較大，將該材料用於密封要求極高的推進劑貯箱，特別是超低温介質貯箱是一項艱鉅挑戰。”

航天材料及工藝研究所工藝師張建寶

　　“箱體制造流程、工裝的製備、箱體成形、工裝拆除、密封檢測等均充滿巨大挑戰，經過十幾輪工藝及方案迭代才實現了樣機的成功製備。”

相比於金屬貯箱減重30%

　　貯箱作為火箭結構重量佔比最大的部段，其減重對火箭運載能力的提升具有重大意義。

材料小知識

　　複合材料的密度為1.7g/cm³左右，鋁合金密度為2.8g/cm³，鋁鋰合金密度為2.7g/cm³，複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採用複合材料，減輕了結構重量。

　　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。相比於金屬貯箱，複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，發展複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米直徑複合材料貯箱原理樣機的成功研製，標誌着我國掌握了從複合材料貯箱結構設計、材料製備到成形制造的全鏈路技術流程，成為全球少數幾個具備複合材料貯箱設計製造能力的國家。

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台。貯箱結構重量佔箭體結構總重的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，複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，意味着運載能力提升1公斤。而且複合材料貯箱具有生產工序少、週期短等優勢。從國外的研究成果來看，相比於金屬貯箱，採用複合材料貯箱可降低火箭綜合成本25%。

　　未來，複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。

複合材料貯箱自動鋪放

　　原理樣機的成功研製只是我國複合材料貯箱技術發展邁出的一小步，只是其中的一個里程碑。

　　總體設計部結構室副主任吳會強介紹，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，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。