我國成功研制兩種新型火箭貯箱
文章(zhang)來(lai)源(yuan)：中(zhong)國航天(tian)科技集(ji)團有限公司 發布時間：2022-01-27
近日，我國運載(zai)火(huo)箭新(xin)型貯(zhu)(zhu)箱(xiang)研制接連取得(de)新(xin)進(jin)展：中國航天科(ke)技(ji)集(ji)團有限(xian)公司一院(yuan)集(ji)結國內優(you)勢力(li)量(liang)，先(xian)后(hou)成功研制出我國首個3.35米直徑鋁鋰(li)合金貯(zhu)(zhu)箱(xiang)工程樣機、復合材(cai)料貯(zhu)(zhu)箱(xiang)原理樣機，將可進(jin)一步減輕箭體重量(liang)、提升火(huo)箭運力(li)。
3.35米直徑鋁鋰合金貯箱工程樣機
3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機
“運載(zai)火箭的(de)(de)能力(li)有(you)多(duo)大(da)，航天的(de)(de)舞臺就有(you)多(duo)大(da)。”貯(zhu)箱占箭體結構重量和空間50%以上，其內部加注的(de)(de)燃料占火箭總重90%以上。貯(zhu)箱的(de)(de)減(jian)重對提(ti)升火箭運載(zai)能力(li)具有(you)重要意義。
前不(bu)久，航(hang)天科(ke)技一(yi)院成功研制出(chu)我(wo)國首個3.35米(mi)直徑鋁(lv)鋰合金(jin)火箭(jian)貯(zhu)箱(xiang)(xiang)，經各環節(jie)試(shi)驗檢(jian)測合格且性能(neng)良好，初(chu)步(bu)具備工程應(ying)用條件(jian)。該貯(zhu)箱(xiang)(xiang)采用了第三(san)代高性能(neng)鋁(lv)鋰合金(jin)，與當(dang)前國際主流鋁(lv)銅合金(jin)貯(zhu)箱(xiang)(xiang)相(xiang)比，強度提升(sheng)30%左右，同等條件(jian)下結構減重15%以上。
鋁鋰合金貯箱生產現場
按照材(cai)料(liao)(liao)劃(hua)分(fen)，鋁(lv)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)(liao)貯箱(xiang)分(fen)為第一代鋁(lv)鎂合(he)金(jin)貯箱(xiang)、第二代鋁(lv)銅合(he)金(jin)貯箱(xiang)和第三代鋁(lv)鋰合(he)金(jin)貯箱(xiang)。相對于(yu)傳(chuan)統鋁(lv)銅合(he)金(jin)，鋁(lv)鋰合(he)金(jin)強度(du)和剛度(du)顯著提升，密度(du)卻下降了3%-5%，這對運力按克重計算價格的火(huo)箭來(lai)說彌(mi)足珍貴(gui)。
整體旋壓成形3.35米直徑鋁鋰合金貯箱箱底
由于(yu)鋁(lv)(lv)鋰合(he)金的價格相對(dui)較高，目(mu)前世(shi)界航天強國主要將鋁(lv)(lv)鋰合(he)金用(yong)于(yu)火(huo)箭末(mo)級貯箱(xiang)上。給火(huo)箭末(mo)級減重1公斤，相當于(yu)火(huo)箭運載能力增加1公斤。
后續，我國3.35米鋁(lv)鋰合(he)金貯箱擬主要應用(yong)在新(xin)一代運載火箭(jian)末級，提升長征(zheng)五號、長征(zheng)七(qi)號、長征(zheng)八號等火箭(jian)結(jie)構效率(lv)和(he)運載能力，同(tong)時為更大直徑的(de)重型火箭(jian)和(he)新(xin)一代載人火箭(jian)研(yan)制奠定(ding)基礎。
除了金屬材(cai)(cai)料(liao)，復合材(cai)(cai)料(liao)的應用也可(ke)讓貯(zhu)(zhu)箱(xiang)大(da)幅減重。1月22日(ri)，我國首個3.35米直(zhi)徑復合材(cai)(cai)料(liao)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)原理(li)樣機在航天科技集團一院誕生。該(gai)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)主要應用在液氧環(huan)境下，相比金屬貯(zhu)(zhu)箱(xiang)可(ke)減重30%，強度(du)更高(gao)，能夠大(da)幅提高(gao)火箭的結構效率和(he)運載能力，是一種新型輕質貯(zhu)(zhu)箱(xiang)。
復合材料貯箱自動鋪放工藝
復(fu)(fu)合(he)材料(liao)的密度為1.7g/cm3左右，鋁鋰合(he)金密度為2.7g/cm3，復(fu)(fu)合(he)材料(liao)的比強度是鋁鋰合(he)金的6倍(bei)。復(fu)(fu)合(he)材料(liao)與當前火箭貯箱結構(gou)采用的金屬材料(liao)相比，具有(you)密度更小、比強度更高(gao)、抗疲(pi)勞強度更好(hao)等優勢。
此外，復合(he)材(cai)料貯箱(xiang)還(huan)具有(you)生產工序少、周期短等(deng)優勢，可進一步降低火(huo)箭(jian)綜合(he)成本。
用于拆裝復合材料組合式工裝的型架
目前，復合(he)材(cai)料(liao)貯(zhu)(zhu)箱主要應(ying)(ying)用(yong)在特定的(de)液氧環境下，可用(yong)在火(huo)箭(jian)末級。后續(xu)，研制(zhi)團隊還將對3.35米(mi)復合(he)材(cai)料(liao)貯(zhu)(zhu)箱原理(li)樣機開展(zhan)(zhan)一(yi)系列的(de)考核試驗和評價，進一(yi)步開展(zhan)(zhan)關(guan)鍵(jian)技術攻關(guan)，提升(sheng)復合(he)材(cai)料(liao)貯(zhu)(zhu)箱的(de)技術成熟度(du)，推進復合(he)材(cai)料(liao)貯(zhu)(zhu)箱在火(huo)箭(jian)上的(de)應(ying)(ying)用(yong)，真正發揮復合(he)材(cai)料(liao)貯(zhu)(zhu)箱在輕質高強方面的(de)重大優勢(shi)，助力(li)未來(lai)火(huo)箭(jian)結構大幅減重和運(yun)載能力(li)的(de)提升(sheng)。
【責(ze)任編輯：趙(zhao)藝涵】
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