商用航天領(lǐng)域, 這些年，SPACE X以回收、巨大載荷、高效率及低成本等顛覆性創(chuàng)新揭開了神圣航空高科技的神秘面紗并改寫了歷史。中國(guó)的同行也在奮力直追


近日，由北京天兵科技公司設(shè)計(jì)、天津愛(ài)思達(dá)航天公司研制生產(chǎn)的大型復(fù)合材料火箭整流罩近期下線，直徑為4200mm，長(zhǎng)度約13m，采用全碳纖維復(fù)合材料高精度成型，它是國(guó)內(nèi)商業(yè)航天最大的復(fù)合材料火箭整流罩，也是中國(guó)當(dāng)前最大的全碳纖維復(fù)合材料航天結(jié)構(gòu)件。


中國(guó)高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)走向世界舞臺(tái)


碳纖維，并非橫空出世的新型材料，其發(fā)展可以追溯到上世紀(jì)中期，長(zhǎng)期以來(lái)，高強(qiáng)度碳纖維的制備技術(shù)一直被少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家所壟斷，成為制約中國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。


近年來(lái)，中國(guó)在高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，不斷取得突破性進(jìn)展，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)攻克了高性能碳纖維制備過(guò)程中的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度碳纖維的自主研發(fā)和規(guī)模化生產(chǎn)，打破了國(guó)外技術(shù)封鎖。


中國(guó)制造的高強(qiáng)度碳纖維，不僅在性能上可以與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相媲美，而且在價(jià)格上更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這使得中國(guó)在航空航天、汽車制造、體育器材等領(lǐng)域擁有了更多話語(yǔ)權(quán)，也為全球碳纖維市場(chǎng)注入了新的活力。


蘇企研發(fā)中國(guó)最大全碳纖維整流罩


日前，天兵科技大型液體運(yùn)載火箭天龍三號(hào)整流罩分離試驗(yàn)，在張家港智能制造基地圓滿完成！


這也意味著，以蘇州城市命名的天龍三號(hào)首飛火箭——蘇州號(hào)，朝向正式發(fā)射邁進(jìn)一大步！


“此次分離試驗(yàn)使用的天龍三號(hào)（以下簡(jiǎn)稱TL-3）整流罩，是由蘇州天兵科技有限公司完全自主研制的，代表了商業(yè)航天行業(yè)最頂尖的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)。”


天兵科技綜合試驗(yàn)中心結(jié)構(gòu)工程師王海琛向記者介紹，天龍三號(hào)是我國(guó)商業(yè)航天即將發(fā)射的最大的液體火箭，而本次分離試驗(yàn)則是驗(yàn)證了整流罩在太空中分離的全過(guò)程，并重點(diǎn)考核了分離系統(tǒng)的功能與性能。


而此次試驗(yàn)的結(jié)果則顯示，整流罩分離過(guò)程中各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，幾十個(gè)非火工連接解鎖機(jī)構(gòu)和分離彈簧完美工作，試驗(yàn)圓滿達(dá)成目標(biāo)！


通俗易懂的來(lái)說(shuō)，整流罩其實(shí)就相當(dāng)于是火箭的“保護(hù)罩”，用于保護(hù)衛(wèi)星及其它有效荷載，防止發(fā)射過(guò)程中的各種有害環(huán)境影響，屬于是火箭中最重要的組成部分之一。


TL-3整流罩采用全碳纖維復(fù)合材料成型，是國(guó)內(nèi)商業(yè)航天最大的整流罩，也是中國(guó)最大的全碳纖維整流罩，更是國(guó)內(nèi)首個(gè)為互聯(lián)網(wǎng)星座量身定制的整流罩。


由于創(chuàng)新技術(shù)的突破，TL-3整流罩研制成本降低30%，生產(chǎn)效率提高20%以上，大大縮短了產(chǎn)品的研制周期，為天兵科技后續(xù)產(chǎn)品批量化生產(chǎn)，高強(qiáng)度發(fā)射任務(wù)，高可靠性保證成功率，提供了強(qiáng)有力支撐。


“TL-3整流罩非火工連接解鎖機(jī)構(gòu)（MCD）的設(shè)計(jì)難度非常高，在整個(gè)研發(fā)過(guò)程中，經(jīng)歷了多次的技術(shù)迭代，才最終完成了我們所需要達(dá)成的強(qiáng)度、合理布局、重量等多重復(fù)雜要求。”王海琛介紹說(shuō)，整流罩的研發(fā)成功與試驗(yàn)成功，背后凝聚了所有天兵人共同的智慧與付出。


據(jù)介紹，天龍三號(hào)大型液體運(yùn)載火箭，其性能對(duì)標(biāo) SpaceX 獵鷹 9 號(hào)火箭，采用大推力、可復(fù)用液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，目標(biāo)率先實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)一箭 30 星以上的群打能力，首飛后三年內(nèi)可每年商業(yè)發(fā)射 30 發(fā)以上，著力滿足我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中“低成本、高可靠、高頻次”的發(fā)射需求。


驚人成果背后不為人知的付出和血汗


所有驚人的成果背后，都有著不為人知的付出和血汗。天兵科技的榮譽(yù)桂冠和驚艷的“天兵”速度，是天兵人肩負(fù)盡快縮短與國(guó)外在商業(yè)航天領(lǐng)域差距的責(zé)任與使命的體現(xiàn)，是天兵人從自我做起，拿出不輸國(guó)外的聰明才智、自強(qiáng)不息的信念和艱苦奮斗的精神，鑄就中國(guó)商業(yè)航天快速崛起的成果。


本次試驗(yàn)30多位試驗(yàn)總裝人員和和各部門研發(fā)骨干密切配合，節(jié)假日全程無(wú)休，試驗(yàn)前五天所有試驗(yàn)人員更是通宵達(dá)旦與各方一起確保整流罩分離試驗(yàn)的圓滿成功。


天兵科技天龍三號(hào)大直徑全碳纖維復(fù)合材料整流罩，以及無(wú)火工品分離的創(chuàng)新技術(shù)方案，開創(chuàng)了我國(guó)大型液體運(yùn)載火箭整流罩研制創(chuàng)新的先河，確保我國(guó)為互聯(lián)網(wǎng)星座組建而量身定制的天龍三號(hào)大型液體運(yùn)載火箭成功發(fā)射、穩(wěn)固批產(chǎn)，勢(shì)必引領(lǐng)中國(guó)商業(yè)航天走向大運(yùn)力液體火箭時(shí)代。


美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間4月6日傍晚,馬斯克在SPACEX員工大會(huì)上說(shuō)“今年(2024)如果一切按計(jì)劃進(jìn)行,SPACEX可能將實(shí)現(xiàn)地球90%的載荷質(zhì)量繞軌運(yùn)行,然后中國(guó)約占6%,世界其它地方約占4%;一旦星艦起飛,我們每年發(fā)射的載荷質(zhì)量將占全球發(fā)射的99%以上。”


從航空航天到日常生活高強(qiáng)度碳纖維無(wú)處不在


高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)的突破，為中國(guó)在多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。


在航空航天領(lǐng)域，高強(qiáng)度碳纖維被譽(yù)為“21世紀(jì)的黑色黃金”，其應(yīng)用可以大幅減輕飛機(jī)重量，降低油耗，提高飛行速度和航程，中國(guó)自主研制的C919大型客機(jī)，就大量使用了國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)度碳纖維材料，標(biāo)志著中國(guó)在航空制造領(lǐng)域邁向了新的高度。


在汽車制造領(lǐng)域，高強(qiáng)度碳纖維的應(yīng)用可以有效減輕車身重量，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和操控性能，近年來(lái)，越來(lái)越多的中國(guó)品牌汽車開始采用碳纖維材料，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，并在新能源汽車領(lǐng)域搶占先機(jī)。


除了航空航天和汽車制造等高端領(lǐng)域，高強(qiáng)度碳纖維也逐漸走進(jìn)了我們的日常生活，例如，碳纖維自行車、碳纖維球拍、碳纖維魚竿等產(chǎn)品，憑借其輕便、耐用、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，受到了越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞。


高強(qiáng)度碳纖維開啟輕量化時(shí)代


高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)的突破，不僅是中國(guó)科技實(shí)力的體現(xiàn)，也為人類社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了新的可能性。


隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的不斷降低，高強(qiáng)度碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛，未來(lái)，我們可以預(yù)見(jiàn)，從高聳入云的摩天大樓，到日常生活中的各種用品，高強(qiáng)度碳纖維將無(wú)處不在，為我們創(chuàng)造一個(gè)更加輕盈、高效、環(huán)保的未來(lái)。


高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，需要全球范圍內(nèi)的合作與交流，中國(guó)將繼續(xù)秉持開放合作的態(tài)度，與世界各國(guó)共享科技發(fā)展成果，共同推動(dòng)高強(qiáng)度碳纖維技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為人類社會(huì)進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。


文章來(lái)源： 材料技術(shù)，偲睿洞察，看蘇州，阿波分享


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