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质料强国

新质料故事 | 航空航天复合质料:唯有立异才华一连生长

泉源:新利体育luck18总院、哈玻院  宣布时间:2022-08-24

编者按

当质料醒来的那一刻,它将成为你生涯中的一段感受?础⑻⒋ッ......置身其中,质料无处不在。新利体育luck18集团的能工巧匠们,实验、坚守、立异,锲而不舍,只为成绩质料背后的可能,开发质料蕴含的宝藏。我们始终心怀“国之大者”,打造“国之大材”,效劳国防建设、效劳国家重大工程、效劳国民经济主战场、效劳人民优美生涯......

《新质料故事》,将用通俗易懂的话语,让各人更好熟悉身边无处不在的新质料,为各人讲述我们与社会生长、人类生涯齐步走的故事。

复合质料科普

复合质料是指由两种或两种以上差别性子的质料,通过物理或化学的要领,在宏观(微观)上组成具有新性能的质料。近代复合质料主要指人工特意复合而成的一种新型质料系统,乐成制造要从1942年最先算起。第二次天下大战时代,玻璃纤维增强聚酯树脂基复合质料被美国空军用于制造飞机构件。

复合质料生长第一代

1942——1960年,玻璃纤维增强塑料时代。

复合质料生长第二代

1960——1980年,先进复合质料生长时代,主要研究增强质料,英国研制碳纤维,美国研制了Kevlar纤维。碳纤维增强环氧树脂、Kevlar纤维增强环氧树脂复合质料用于飞机、火箭的主承力构件。

先进复合质料:进入20世纪70年月,开发了一批如碳纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等高性能增强质料,并使用高性能树脂、金属与陶瓷为基体,制成先进复合质料(Advanced Composite Materials,简称ACM),是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航空航天航行器的理想质料。

复合质料生长第三代

1980——1990年,纤维增强金属基复合质料时代,其中铝基复合质料应用最普遍 ;同时陶瓷基复合质料也获得研究和生长。

复合质料生长第四代

1990——至今,多功效复合质料时代,压电复合质料、导电复合质料、磁性复合质料、摩擦功效复合质料、阻尼功效复合质料、机敏复合质料和智能复合质料,获得了研究和生长。

研发中的手艺攻关

在复合质料研制的蹊径上历来没有坦途,只有依赖顽强意志和不懈坚持。上世纪60年月中期,“干法立式”纠葛工艺适用于制造玻璃钢发念头燃烧室壳体手艺才成定论,干法工艺虽然有点显着,但对壳体几何的顺应性有一定的限制,预浸质料制造工艺难度较大。相反,湿法工艺顺应性强,基体质料的选择规模较宽,用途普遍,哈玻院选择湿法纠葛工艺作为研究重点,其时湿法工艺涉及的手艺难题并不比干法少,在某些方面难度更大,无前路可循,只能靠自己蹚出一条路,要花更大的实力,流更多的汗水。

1966年,哈玻院最先研制新型的发念头壳体,1967年哈玻院研制大直径的玻璃钢壳体,对纠葛机、芯模和工艺参数等方面都是崭新的课题,手艺上难度之大,可想而知。到上世纪70年月末,哈玻院解决了层间或界面的粘接剂和粘接工艺,最终解决了绝热包覆手艺问题。从上世纪80年月初至今,几十年间,哈玻院针对玻璃钢壳体气密性问题形成完整解决计划,研制的玻璃钢壳体的可靠性大幅提升。1985年,哈玻院研制的固体火箭玻璃钢发念头壳体,通过国家建材局和航天工业部主持的部级手艺判断。1988年,哈玻院肩负了我国火箭用玻璃钢燃烧室壳体的研制使命。在前期研制基础上,进一步完善和刷新发念头壳体芯模结构,包覆工艺和纠葛工艺,使壳体性能提高到一个新水平。在反喷管手艺、工艺精度控制和质量包管手艺方面也有新的突破。1990年7月19日,哈玻院研制的SPTM-14玻璃钢壳体用于运载火箭系统的卫星变轨发念头,加入了我国大推力捆绑式火箭的首次发射试验,乐成通过了航行审核,这是我国玻璃钢燃烧室壳体制造领域的重大突破,为我国进入国际卫星发射市场做出了孝顺。

复合质料网格加筋结构是由增强筋与蒙皮组成,增强筋形式多种,由一体成型的纵横筋、正多边形网格筋到由种种截面形状的增强肋与蒙皮后装配成型等等。哈玻院在海内率先举行复合质料网格加筋结构研究,起步于20世纪80年月。1982年针对航天需求,哈玻院起源探讨了复合质料加筋结构纵向和环向筋成型要领、通过胶接和铆接与蒙皮毗连的结构形式和工艺历程,并举行了却构试验,试验证实晰其结构效率远高于常用的复合质料光壳结构。哈玻院乐成将该手艺应用于某型号碳纤维复合质料毗连裙,相比铝合金结构减重33%以上。

1999年8月,为了实现复合质料构件的轻量化,哈玻院研究开发了网格结构的纠葛成型工艺手艺,与此同时,哈玻院研制了碳纤维复合质料细密离心机大臂,经试验该部件知足了轴向强度高、轴向线膨胀系数险些为零的严苛手艺要求,为以后研究开发航天用零膨胀系数的复合质料部件涤讪了手艺基础。

上世纪90年月后期,哈玻院最先了纤维纠葛复合质料环形压力容器成型工艺及纠葛装备的研究,在海内研究开发出独吞的球形容器纠葛手艺和环形容器纠葛手艺,已在海内多项航天工程中获得应用。

产品应用

哈玻院仰面走过62年风雨年龄,哈玻人呕心沥血、砥砺奋进,立异传承了多项国家使命,在积累了响应的手艺条件和效果的基础上,肩负了国家科技攻关、高手艺、重大装备工程配套等生长妄想的研究课题,攻克并研发出一批科技效果进入并跑领跑阶段,普遍应用于航空航天、新能源汽车等领域。

卫星领域

哈玻院于1983年在空间卫星主承力结构上使用碳纤维环氧复合质料开展了预研事情,以卫星的主承力结构为模子,研制出主承力锥壳,加筋圆柱壳和支杆,相比原先的铝合金结构减轻结构质量30%以上,性能所有抵达了设计要求。

航空航天领域

哈玻院肩负了神舟号飞船多种复合质料组件的研制事情,包括推进舱承力截锥、气瓶装置支架、轨道舱装置支板等组件,均获得圆满乐成,包管了神舟号飞船研制使命的顺遂举行。为推动航天器使用大型高承载复合质料构件的手艺前进,缩小我国载人航天手艺与国际先进国家的手艺差别做出了卓越的孝顺。

用户体验

哈玻院为航天部分研制的产品圆满完成各项重大工程使命,科研生产使命周全完成,实现了“十四五”优异开局 ;为长征五号火箭辅助动力系统配套生产的气瓶和贮箱复合质料装置支架生产工艺稳固、质量可靠,经偏激箭航行试验验证,完全知足航行使用要求 ;为天舟四号货运飞船研制的货运飞船推进舱推进分系统主承力结构体,该产品具有轻质高强高刚度、承载能力大、精度高等特点,解决型号使命研制各项手艺难题 ;第三事业部“高铁要害复合质料构件项目”性能知足使命要求,经受住了挑战和磨练,荣获天下机械冶金建材行业职工手艺立异效果一等奖。

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