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近日，我國運載火箭(jian)新(xin)型貯箱研制接連取得新(xin)進展：中(zhong)國航天科技(ji)集團有限(xian)公司一院(yuan)集結國內優勢力量，先后成(cheng)功研制出(chu)我國首(shou)個3.35米直徑鋁(lv)鋰合金貯箱工(gong)程(cheng)樣(yang)機、復合材料貯箱原理樣(yang)機，將(jiang)可進一步減輕箭(jian)體重量、提升火箭(jian)運力。

3.35米直徑鋁鋰合金貯箱工程樣機

3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機

“運載(zai)火(huo)箭(jian)的(de)能力有(you)多大，航天的(de)舞臺(tai)就有(you)多大。”貯箱占箭(jian)體(ti)結構重量(liang)和空間50%以上(shang)，其內(nei)部加注的(de)燃(ran)料占火(huo)箭(jian)總(zong)重90%以上(shang)。貯箱的(de)減重對(dui)提升火(huo)箭(jian)運載(zai)能力具有(you)重要意義。

前不久(jiu)，航天科技一院(yuan)成功研制(zhi)出我國首個3.35米直徑鋁(lv)鋰(li)合(he)金火箭貯(zhu)箱(xiang)，經各環節試驗檢(jian)測合(he)格且性能(neng)良好，初步具備工程應用(yong)條件。該貯(zhu)箱(xiang)采用(yong)了(le)第三(san)代高性能(neng)鋁(lv)鋰(li)合(he)金，與(yu)當前國際主流鋁(lv)銅合(he)金貯(zhu)箱(xiang)相比，強(qiang)度(du)提升30%左右，同(tong)等條件下結構減重(zhong)15%以上。

鋁鋰合金貯箱生產現場

按照(zhao)材料劃分，鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)材料貯(zhu)箱(xiang)分為第(di)一(yi)代鋁(lv)鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)貯(zhu)箱(xiang)、第(di)二代鋁(lv)銅合(he)金(jin)(jin)貯(zhu)箱(xiang)和(he)第(di)三代鋁(lv)鋰(li)合(he)金(jin)(jin)貯(zhu)箱(xiang)。相(xiang)對于傳統(tong)鋁(lv)銅合(he)金(jin)(jin)，鋁(lv)鋰(li)合(he)金(jin)(jin)強度(du)和(he)剛度(du)顯著提升，密(mi)度(du)卻下(xia)降了3%-5%，這對運力按克重(zhong)計算價格的火(huo)箭(jian)來說(shuo)彌足(zu)珍貴。

整體旋壓成形3.35米直徑鋁鋰合金貯箱箱底

由于鋁(lv)鋰(li)合(he)金的價格相對較(jiao)高，目前世界航天強國主要(yao)將鋁(lv)鋰(li)合(he)金用于火箭(jian)末(mo)級貯箱上。給火箭(jian)末(mo)級減重1公斤(jin)，相當于火箭(jian)運載能(neng)力(li)增加1公斤(jin)。

后續，我國(guo)3.35米鋁鋰合金貯(zhu)箱擬(ni)主要應用在新(xin)一代運(yun)載火箭(jian)(jian)末(mo)級(ji)，提升長征五(wu)號、長征七號、長征八號等火箭(jian)(jian)結構(gou)效率和(he)(he)運(yun)載能力(li)，同時為更大直(zhi)徑(jing)的重型火箭(jian)(jian)和(he)(he)新(xin)一代載人火箭(jian)(jian)研制(zhi)奠定基礎。

除了金(jin)屬材料，復合材料的(de)(de)應用(yong)也可(ke)讓貯(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)大幅(fu)(fu)減(jian)重。1月22日(ri)，我國首個3.35米直徑復合材料貯(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)原理樣機(ji)在(zai)航天科技集團一(yi)院(yuan)誕(dan)生。該貯(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)主(zhu)要應用(yong)在(zai)液(ye)氧環(huan)境下，相比(bi)金(jin)屬貯(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)可(ke)減(jian)重30%，強(qiang)度(du)更(geng)高，能夠(gou)大幅(fu)(fu)提高火箭的(de)(de)結構效率和運載能力，是(shi)一(yi)種(zhong)新(xin)型輕質貯(zhu)(zhu)箱(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。

復合材料貯箱自動鋪放工藝

復(fu)合材料(liao)(liao)的(de)(de)密度為1.7g/cm3左右，鋁鋰合金密度為2.7g/cm3，復(fu)合材料(liao)(liao)的(de)(de)比(bi)(bi)強度是鋁鋰合金的(de)(de)6倍。復(fu)合材料(liao)(liao)與當前火箭貯(zhu)箱結構采用的(de)(de)金屬材料(liao)(liao)相(xiang)比(bi)(bi)，具有密度更小(xiao)、比(bi)(bi)強度更高、抗疲勞強度更好等優(you)勢。

此(ci)外，復合材料(liao)貯箱還具有生產(chan)工序(xu)少、周期短等優勢，可進(jin)一(yi)步降(jiang)低火箭(jian)綜(zong)合成(cheng)本。

用于拆裝復合材料組合式工裝的型架

目前(qian)，復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)主要應用在(zai)特定的(de)液氧環境下，可用在(zai)火箭(jian)(jian)末級。后續，研制團(tuan)隊還將(jiang)對3.35米復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)原理樣機開展一系列(lie)的(de)考核試驗和評(ping)價(jia)，進一步開展關(guan)(guan)鍵(jian)技術攻關(guan)(guan)，提(ti)升復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)的(de)技術成熟(shu)度，推進復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)在(zai)火箭(jian)(jian)上的(de)應用，真正發(fa)揮復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)貯(zhu)(zhu)箱(xiang)在(zai)輕質高強方(fang)面的(de)重(zhong)大(da)優(you)勢，助力(li)未(wei)來火箭(jian)(jian)結構大(da)幅減(jian)重(zhong)和運載能(neng)力(li)的(de)提(ti)升。

【責任編輯：趙藝涵(han)】