長(zhǎng)征十一號(hào)“黑鎧甲”：先進(jìn)復(fù)合材料高強(qiáng)度整流罩

新華社北京1月19日電 題：長(zhǎng)征十一號(hào)的“黑色鎧甲”：先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)打造高強(qiáng)度火箭整流罩

新華社記者胡喆

“鎧甲被重犀”，古代將士出征會(huì)著鎧甲，如今替人類探索太空的“衛(wèi)星將士們”自然也少不了防護(hù)。記者在采訪中了解到，19日成功發(fā)射的長(zhǎng)征十一號(hào)固體運(yùn)載火箭也有一副“黑色鎧甲”，保護(hù)懷中的衛(wèi)星，為它們征服星辰大海加油助力。這副“黑色鎧甲”就是火箭的全碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料整流罩，與其他火箭整流罩不同，長(zhǎng)十一火箭的整流罩有更多的創(chuàng)新元素。

堅(jiān)硬又輕便：“經(jīng)緯法織就長(zhǎng)十一火箭鎧甲”

常規(guī)運(yùn)載火箭的整流罩都是采用金屬框和金屬桁條結(jié)構(gòu)。金屬框就像是緯線，桁條就像是經(jīng)線，橫豎相交，支撐整流罩結(jié)構(gòu)，為有效載荷打造一個(gè)密閉安全的運(yùn)輸環(huán)境。

據(jù)悉，長(zhǎng)十一火箭的整流罩卻另辟蹊徑，采用全碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成。這種黑色的全新整流罩不僅剛度和強(qiáng)度大，重量也很輕。

航天科技集團(tuán)一院航天材料及工藝研究所整流罩主管工藝的張振宇介紹，最初長(zhǎng)十一火箭的整流罩也和其它火箭的結(jié)構(gòu)一樣，但由于它的直徑太小，金屬結(jié)構(gòu)不可避免地會(huì)產(chǎn)生變形，裝配時(shí)，千斤頂都無法修正。后來全碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料整流罩研制出來，不僅解決了裝配難題，還增強(qiáng)了性能、提高了載荷。

生產(chǎn)精度提高一倍：材料國(guó)家隊(duì)奮力來攻關(guān)

通常火箭整流罩都是分瓣來生產(chǎn)，最后錐段和柱段通過轉(zhuǎn)接框來連接。而長(zhǎng)十一火箭飛行速度快，整流罩作為運(yùn)載火箭首當(dāng)其沖的部件，要承受各種復(fù)雜外力作用。

此次，長(zhǎng)十一火箭的整流罩只分成兩個(gè)半罩生產(chǎn)，是錐柱一體的結(jié)構(gòu)，性能更高。張振宇介紹，火箭性能提高了，生產(chǎn)制造的難度也提升很多，相比于液體火箭部段組合的方式，生產(chǎn)精度要比原來提高一倍。

精度提升的背后與一支材料領(lǐng)域的科研“國(guó)家隊(duì)”密不可分。航天材料及工藝研究所黨委書記張民向記者表示，材料所建所60年以來，逐漸建立了跨單位、跨學(xué)科、材料研制、材料應(yīng)用研究、材料應(yīng)用評(píng)價(jià)及裝備應(yīng)用考核高度融合的國(guó)家級(jí)材料研制團(tuán)隊(duì)，為一大批國(guó)家重點(diǎn)型號(hào)和科技重大專項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)提供了有力支撐。

“火箭防熱衣”：自動(dòng)化噴涂工藝將涂層減重20%

通體黑色的全碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料整流罩制成了，而液體火箭常用的軟木貼片“防熱衣”卻不能滿足長(zhǎng)十一火箭的熱環(huán)境需要。

據(jù)了解，以往液體火箭的整流罩都是在“鋼筋鐵骨”外面貼一層軟木貼片，再在外面涂上防護(hù)漆，就足以應(yīng)對(duì)飛行過程中的種種沖擊，但長(zhǎng)十一火箭卻不能選擇這種方案。

航天材料及工藝研究所防熱涂層專項(xiàng)主任工程師左瑞霖介紹，長(zhǎng)十一火箭的熱環(huán)境更嚴(yán)酷，綜合環(huán)境適應(yīng)性要求更高，傳統(tǒng)軟木型防熱材料耐燒蝕性差，不具備復(fù)雜環(huán)境使用條件，且大厚度施工周期長(zhǎng)、效率低。

為此，長(zhǎng)十一火箭采用兼顧熱、力、介質(zhì)、施工等環(huán)境適應(yīng)性的防熱涂層，在整流罩上變厚度噴涂。

“航天材料及工藝研究所為此開展了系列化的自動(dòng)化噴涂工藝研究，實(shí)現(xiàn)了整流罩涂層的大面積變厚度連續(xù)自動(dòng)化噴涂和均勻性控制，涂層減重20%，在保證熱防護(hù)效能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低了結(jié)構(gòu)重量，提高了有效載荷的比例。”表面工程事業(yè)部副主任盧鵡說。