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,在長征五號火箭中成功應用,比采用金屬材料減重50%,比采用普通復合材料減重30%,研制人員形象地稱呼其是“三明治”材料。
該項目負責人孫寶崗介紹,這個材料分三層,上下都是碳纖維蒙皮材料,中間是一層泡沫,看起來就像平日里常吃的“三明治”。它最大的優(yōu)點就是輕,而且還耐高溫高壓,主要應用于火箭長排罩上,讓其減重了幾百公斤。
長排罩安裝在火箭助推器、芯一級、芯二級殼體表面,它就像是電纜、導管的“盔甲”一樣,保護它們在高溫高壓下正常運行。在長五火箭身上,有200多件長排罩。通常,長排罩采用金屬材料制成,質(zhì)量較重。近年來,也有采用復合材料制作長排罩替代原來的金屬方案,能比金屬方案減重20%。
為了進一步提升長五火箭的運載能力,研制人員想盡各種辦法,減輕長五火箭的自重。那么,有沒有一種更輕質(zhì)的材料能讓長排罩重量減輕呢?研制人員經(jīng)過多次比對,選用了泡沫夾層結(jié)構(gòu)材料。
這種材料通常應用在直升機槳葉、火箭整流罩、風機葉片上,應用在火箭長排罩上還屬首次,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、工裝設計、制備工藝參數(shù)調(diào)整等方面進行優(yōu)化試驗,最終研制出滿足高溫高壓條件的泡沫夾層結(jié)構(gòu)材料。目前,該材料已應用在長五火箭長排罩上,其成功應用對未來重型火箭的研制也具有重要意義。