Як представник передкомпозиційні матеріали, розвитокCFRP не тільки сприяє швидкому розвитку аерокосмічної техніки, але й відіграє незамінну роль у застосуванні ракет і ракет. Рівень і масштаб застосуваннякомпозитні матеріали з вуглецевого волокнанавіть були пов’язані з розробкою нових моделей ракет і покращенням загальних характеристик.
Фон програми
Багато організацій космічної промисловості прагнуть до полегшення конструкцій ракет і в цій атмосферівуглецеве волокно композити є першим вибором для полегшення. В даний час вага основних конструкцій маршових пристроїв ракет, таких як циліндри, носові конуси та фюзеляжі, може бути ефективно зменшена за допомогою композитів з вуглецевого волокна (CFRP).
За кожний 1 кг зменшення ваги космічного корабля можна зменшити 500 кг для ракет-носіїв. Таким чином, композити з вуглецевого волокна стали матеріалом з найширшим спектром застосування та найвищою технічною зрілістю для конструкцій космічних кораблів. Для ракет-носіїв і ракет вуглецеве волокнокомпозитиможе не тільки досягти структурного полегшення, але й бути ключовою сировиною для функціональності.
В даний час вуглецеве волокно для конструкції космічного корабля в основному складається з вуглецевого волокна на основі PAN, і це переважно високоміцне середньомодове (серія T) і високоміцне високомодове (серія MJ), наприклад, ракетні та ракетні двигуни. високоміцне середньомодове вуглецеве волокно, а ракетні кронштейни, опори або кронштейни та інші конструкції використовують високоміцне високомодове вуглецеве волокно.
У галузі ракет-носіїв композити з вуглецевого волокна можна використовувати для виготовлення твердої конструкції корпусу двигуна, обтічника корпусу стріли, приладового відсіку, міжступеневої секції, обшивки горловини сопла двигуна, кронштейна сателіта, кріогенного резервуара для зберігання та інших компонентів. Типовим представником композитного матеріалу з вуглецевого волокна в застосуванні ракети-носія є корпус двигуна. Під час роботи двигуна корпус не тільки витримує тиск зсередини та зовні, але також стикається з зовнішніми навантаженнями, такими як осьовий тиск, вигин, кручення та поперечний зсув тощо. Тому більшість вуглецевих волокон, що використовуються в корпусі двигуна, це високоміцні вуглецеві волокна середньої моди з міцністю понад 5,5 ГПа та модулем близько 290 ГПа, такі як Toray T800, T1000 і Hershey IM7.
Композитна ракета з вуглецевого волокна
Нейтронна ракета
Завдяки композитній структурі з вуглецевого волокна ракета Neutron стане першою у світі великою ракетою-носієм із композитного вуглецю.
Спираючись на успіх своєї попередньої малої ракети-носія Electron, Rocket Lab USA, провідна американська компанія, що займається запусками та космічними системами, розробила нову ракету-носій під назвою Neutron. «Нейтрон, велика ракета-носій з корисним навантаженням 8 тонн, може використовуватися для таких місій, як політ людини в космос, великі супутникові угруповання та дослідження глибокого космосу. Ракета досягла прориву в дизайні, матеріалах і багаторазовому використанні.
Ракета Електрон
У порівнянні з гігантськими ракетами, такими як Falcon 9 від SpaceX або New Shepherd від Blue Origin, Electron виглядає як маленька ракета, оскільки її максимальне корисне навантаження становить лише 225 кг, у порівнянні з максимальним корисним навантаженням Falcon 9 у 22 800 кг. Але те, що відрізняє Electron від цих великих ракет, полягає в тому, що він спеціально розроблений для відправки в космос крихітних супутників під назвою CubeSats. Що стосується попиту на запуск легких корисних вантажів у воду, то запуск також відносно недорогий, 5,5 мільйона доларів за запуск у порівнянні з 60 мільйонами доларів, які зазвичай потрібні для виведення на орбіту ракети SpaceX Falcon 9.
Композитний корпус двигуна з вуглецевого волокна
Згідно зі статистичними даними, якість структури третього ступеня ракетного твердопаливного двигуна на кожен 1 кг зменшення може збільшити ефективну дальність польоту на 16 км, тому з 1980-х років у різноманітних твердотільних двигунах тактичних ракет та інших конструкціях почали використовувати композитні матеріали, такі як США нове покоління крилатої ракети повітря-поверхня ACMI58-JASSM з метою істотного зниження витрат і зменшення маси патрона, а не тільки крила, хвостового оперення, Щоб істотно знизити вартість і вагу снаряда, ACMI58-JASSM не тільки використовує композитні матеріали для крила, хвоста та повітрозабірника, але також використовує композити з вуглецевого волокна для всього корпусу, що зменшує вагу всього снаряда на 30% і вартість на 50%.
Машина для намотування вуглецевого волокна Aerojet Rocketdyne Motor почала виробляти великі корпуси твердотільних ракетних двигунів на початку 2020 року в Хенсвіллі, штат Алабама.
Конструктивні корпуси формуються з використанням обмотки вуглецевого волокна для виготовлення корпусів діаметром до 72 дюймів і 22 футів у довжину, достатньо великих для підтримки Стратегічної ракетної програми, призначеної для виготовлення корпусів для різноманітних ракет, систем протиракетної оборони та гіперзвукових систем, і він підтримує виробництво як кінцевої висотної оборони, так і стандартних перехоплювачів ракет.
Використання композитів з вуглецевого волокна в ракетах є відносно зрілим, і з появою нових ітерацій композитів з вуглецевого волокна слідує подальша поява термопластичних композитів, армованих суцільним вуглецевим волокном. Виробництво багатьох компонентів ракет також може спричинити нові зміни, а використання вуглецевого волокна в аерокосмічній галузі стане більш ефективним.
Широке застосування композитів з вуглецевого волокна приносить суспільству більше можливостей. Вуглецеве волокно та композити GRECHO легші та міцніші. Вивчайте свої можливості та створюйте своє майбутнє. контактGRECHO Скловолокнопридбати супутні вироби з вуглецевого волокна та композитів.
Whatsapp: +86 18677188374
Електронна пошта: info@grechofiberglass.com
Тел.: +86-0771-2567879
Моб.: +86-18677188374
сайт:www.grechofiberglass.com
Час публікації: 07 квітня 2023 р
