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液氧相容复合材料经受实战考验,助力长征十二成功首飞!

来源:精武实验室发表时间:2024-12-12 09:40:16浏览量:981

2024年11月30日22时25分,我国首型4米级运载火箭长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功发射,将卫星互联网技术试验卫星和技术试验卫星03星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功!这是我国新型商业火箭长征十二号的“首秀”,也是海南商业航天发射场建成以来执行的第一次飞行试验任务,标志着中国商业航天发射场实现了从0到1的突破。

 长征十二号运载火箭采用新研4米级直径箭体,与传统3.35米直径的运载火箭相比,推进剂装填量提升30%,火箭模块的推力性能提升108%。同时,长征十二号运载火箭在国内首度运用与液氧相容冷氦直接增压技术,利用低温下氦气密度大的特点,大幅减少增压气瓶数量,提高了增压气瓶的储气效率,进一步减轻增压输送系统质量、优化火箭总装布局、缩短运载火箭总装周期。在这项技术中,实现了树脂基复合材料高压容器在火箭液氧贮箱液氧环境中的国内首次工程应用,其中使用的关键新材料,液氧相容耐低温树脂,由武湛君教授团队开发研制。

复合材料冷氦增压气瓶服役过程中面临强氧化、超低温(-183℃)、高应力多重极端环境。在这种严苛环境下,当受到振动、摩擦、冲击、静电等能量激励时,常规复合材料的树脂基体极易发生燃烧、爆炸等液氧不相容反应;同时,树脂的低温变脆也导致复合材料低温力学性能的下降,这些都严重影响运载火箭的可靠性和安全性。针对上述问题,武湛君教授团队自主研发了兼具液氧相容性和低温强韧性的树脂体系,实现了液氧相容特种树脂体系的定型与量产,攻克了复合材料气瓶制造中材料工艺性的难题,同时建立了从材料到米级构件的液氧环境综合性能评价方法与测试技术,为实现液氧相容冷氦直接增压技术提供了材料支持与测试技术保障。相关成果受邀参加了国家十三五科技成就展。

本次长征十二号运载火箭首飞圆满成功代表着武湛君教授团队研发、生产的液氧相容树脂经受住了高应力、超低温、液氧敏感环境等多重极端环境考验,达到了大型运载火箭对材料高安全性和高可靠性的要求,实现了树脂基复合材料在液氧环境中的突破性应用。团队将以此为契机,针对液氧、液氢、液甲烷等燃料贮箱要求,拓展研发耐极端环境系列特种树脂及其预浸料、胶膜等成型中间体产品,加速推进全复合材料火箭液体燃料贮箱的设计制造和工程测试,为降低运载火箭结构重量,提升火箭运载效率,满足国防、航空航天等重大需求,促进航天强国和中国式现代化发展贡献力量。


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关键词: 液氧相容复合材 长征十二号 树脂

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