【科普知识】应用在运载火箭中的纤维复合材料储存箱体结构

在国内碳纤维的应用市场中，箱体结构发展的较为缓慢，初期其应用领域多为军用，例如军用运输箱、设备机箱等等。但在国外，碳纤维箱体结构技术发展的则相对更为成熟。为了更好的让大家了解碳纤维箱体结构应用，我们邀请了国内为数不多专注碳纤维箱体结构，拥有非常丰富的碳纤维箱体结构研发生产经验的权威专家，来为大家简单介绍一下。

“其实在国外，碳纤维箱体结构已经并局限于陆地上的应用，在2017年1月，太空探索技术公司的猎鹰九号火箭发射成功，将10颗铱星送入预定轨道，同时第一级成功在太平洋进行了海上回收”。

大家都熟知运载火箭的返回复用需要以高运载系数为基础，猎鹰九号火箭以比冲并不出众的梅林液氧煤油发动机实现了惊人的运载系数，其中一个关键技术就是基于铝合金的超轻储箱，但这不是火箭储箱技术的尽头，使用碳纤维复合材料技术，火箭储箱还可以技术减重约30%，从而让运载能力和运载系数达到空前水平。

专家接着介绍道。复合材料储箱技术，其实在航天领域的应用已经有很长的历史了，在2013年底，我国的嫦娥三号探测器软着陆月球成功，报道中就曾提到它使用了T—700碳纤维缠绕的金属膜片储箱，至于通信卫星等应用性卫星，使用复合材料储箱更是历史悠久。

尽管如此，在运载火箭上使用的大型碳纤维复合材料储箱，还是一项突破性的创新技术，但开创者却并非太空探索技术公司。早在2011年美国航天局就和波音公司签订合同，制造两个试验用的复合材料低温推进剂储箱。

美国航天局太空技术项目主管表示，这项技术验证工作的目标是，与传统金属推进剂储箱相比，新的碳纤维复合材料储箱重量减轻30%，成本降低25%，毫无疑问，碳纤维复合材料已经实现了这一目标。

即使对比铝锂合金等性能最好的金属储箱，碳纤维复合材料储箱也能为液体运载火箭能带来巨大提高，这项颠覆性技术的优势建立在碳纤维远高于金属材料的强度上。以航天飞机外挂超轻储箱使用的2195铝合金为例，它的抗拉强度不过是500多兆帕，而T300碳纤维的抗拉强度就有约3500兆帕，T800碳纤维的抗拉强度更是达到了约5500兆帕。

碳纤维对比金属材料的性能优势极为突出，即使考虑碳纤维复合材料带来的工艺处理等诸多麻烦，碳纤维复合材料储箱也有很强的性能和成本优势。

不过在液体火箭中，碳纤维复合材料的应用还存在着大量的难题需要解决。尽管有着各种困难，但碳纤维复合材料储箱的高性能还是吸引了越来越多的火箭厂商的目光。展望未来，随着碳纤维复合材料储箱的实用化越来越近，它将极有可能成为运载火箭领域游戏规则的改变者。

文章来源：挪恩复材