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近日,我国运载火箭新型贮箱研制接连取得新进展:中国航天科技集团有限公司一院集结国内优势力量,先后成功研制出我国首个3.35米直径铝锂合金贮箱工程样机、复合材料贮箱原理样机,将可进一步减轻箭体重量、提升火箭运力。

3.35米直径铝锂合金贮箱工程样机

3.35米直径复合材料贮箱原理样机

“运载火箭的能力有多大,航天的舞台就有多大。”贮箱占箭体结构重量和空间50%以上,其内部加注的燃料占火箭总重90%以上。贮箱的减重对提升火箭运载能力具有重要意义。

前不久,一院成功研制出我国首个3.35米直径铝锂合金火箭贮箱,经各环节试验检测合格且性能良好,初步具备工程应用条件。该贮箱采用了第三代高性能铝锂合金,与当前国际主流铝铜合金贮箱相比,强度提升30%左右,同等条件下结构减重15%以上。

铝锂合金贮箱生产现场

按照材料划分,铝合金材料贮箱分为第一代铝镁合金贮箱、第二代铝铜合金贮箱和第三代铝锂合金贮箱。相对于传统铝铜合金,铝锂合金强度和刚度显著提升,密度却下降了3%-5%,这对运力按克重计算价格的火箭来说弥足珍贵。

整体旋压成形3.35米直径铝锂合金贮箱箱底

由于铝锂合金的价格相对较高,目前世界航天强国主要将铝锂合金用于火箭末级贮箱上。给火箭末级减重1公斤,相当于火箭运载能力增加1公斤。

后续,我国3.35米铝锂合金贮箱拟主要应用在新一代运载火箭末级,提升长征五号、长征七号、长征八号等火箭结构效率和运载能力,同时为更大直径的重型火箭和新一代载人火箭研制奠定基础。

除了金属材料,复合材料的应用也可让贮箱大幅减重。1月22日,我国首个3.35米直径复合材料贮箱原理样机在航天科技集团一院诞生。该贮箱主要应用在液氧环境下,相比金属贮箱可减重30%,强度更高,能够大幅提高火箭的结构效率和运载能力,是一种新型轻质贮箱。

复合材料的密度为1.7g/cm3左右,铝锂合金密度为2.7g/cm3,复合材料的比强度是铝锂合金的6倍。复合材料与当前火箭贮箱结构采用的金属材料相比,具有密度更小、比强度更高、抗疲劳强度更好等优势。

此外,复合材料贮箱还具有生产工序少、周期短等优势,可进一步降低火箭综合成本。

目前,复合材料贮箱主要应用在特定的液氧环境下,可用在火箭末级。后续,研制团队还将对3.35米复合材料贮箱原理样机开展一系列的考核试验和评价,进一步开展关键技术攻关,提升复合材料贮箱的技术成熟度,推进复合材料贮箱在火箭上的应用,真正发挥复合材料贮箱在轻质高强方面的重大优势,助力未来火箭结构大幅减重和运载能力的提升。

(原标题:我国成功研制两种新型火箭贮箱,可提升火箭运力)

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