近日,火箭院航天材料及工藝研究所研制出一種泡沫夾層結(jié)構(gòu)材料,在長(zhǎng)征五號(hào)火箭中成功應(yīng)用,比采用金屬材料減重50%,比采用普通復(fù)合材料減重30%,研制人員形象地稱(chēng)呼其是“三明治”材料。

該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫寶崗介紹,這個(gè)材料分三層,上下都是碳纖維蒙皮材料,中間是一層泡沫,看起來(lái)就像平日里常吃的“三明治”。它最大的優(yōu)點(diǎn)就是輕,而且還耐高溫高壓,主要應(yīng)用于火箭長(zhǎng)排罩上,讓其減重了幾百公斤。
長(zhǎng)排罩安裝在火箭助推器、芯一級(jí)、芯二級(jí)殼體表面,它就像是電纜、導(dǎo)管的“盔甲”一樣,保護(hù)它們?cè)诟邷馗邏合抡_\(yùn)行。在長(zhǎng)五火箭身上,有200多件長(zhǎng)排罩。通常,長(zhǎng)排罩采用金屬材料制成,質(zhì)量較重。近年來(lái),也有采用復(fù)合材料制作長(zhǎng)排罩替代原來(lái)的金屬方案,能比金屬方案減重20%。
為了進(jìn)一步提升長(zhǎng)五火箭的運(yùn)載能力,研制人員想盡各種辦法,減輕長(zhǎng)五火箭的自重。那么,有沒(méi)有一種更輕質(zhì)的材料能讓長(zhǎng)排罩重量減輕呢?研制人員經(jīng)過(guò)多次比對(duì),選用了泡沫夾層結(jié)構(gòu)材料。
這種材料通常應(yīng)用在直升機(jī)槳葉、火箭整流罩、風(fēng)機(jī)葉片上,應(yīng)用在火箭長(zhǎng)排罩上還屬首次,技術(shù)難度更大,需要破解泡沫變形量大、高溫下易塑性變形等一系列關(guān)鍵難題。
研制人員從材料選擇、工裝設(shè)計(jì)、制備工藝參數(shù)調(diào)整等方面進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn),最終研制出滿(mǎn)足高溫高壓條件的泡沫夾層結(jié)構(gòu)材料。目前,該材料已應(yīng)用在長(zhǎng)五火箭長(zhǎng)排罩上,其成功應(yīng)用對(duì)未來(lái)重型火箭的研制也具有重要意義。