中国火箭发动机采用碳纤维外壳 助洲际导弹射程

日期:2019-03-07 点击:

  国产固体火箭发动机碳纤维外壳,看起来不起眼的东西,却是国产导弹技术一个飞跃

  3月5日,中国航天科技集团研制200吨推力先进固体火箭发动机地面热试车获得成功,标志着中国固体火箭发动机技术又向前迈进了一大步。

  从相关资料来看,国产200吨推力固体火箭发动机直径为2.65米,装药71吨,太阳同步轨道运载能力为1.5吨,它采用了多项先进技术,综合性能达到当今一流水平。

  在国产200吨推力固体火箭发动机采用多项先进技术这中有一项最为引人注目,那就是大直径碳纤维缠绕复合材料壳体技术,这应该是中国第一次公开已经掌握大型固体火箭发动机碳纤维缠绕复合材料壳体技术,众所周知,固体火箭发动机壳体也是导弹壳体,它的工作极为恶劣,包括发动机工作产生的高温、高速飞行产生的气流冲击、温度聚然变化、对方反导拦截武器等等,因此要求发动机壳体具备良好的耐高温、耐腐蚀、强度高、抗冲击等方面性能。

  早期导弹发动机多采用金属壳体,例如超高强度钢、钛合金等,但是金属材料重量大,影响导弹射程和载荷,因此导弹发动机壳体发展趋势就是采用高强度非金属材料,起初主要采用玻璃纤维、芳纶、石墨等,在相同尺寸下,发动机壳体质量可以减少50%左右,战略导弹投掷重量可以提高1倍以上,可以说效果非常明显,不过这类材料在强度、刚度等方面还存在一定缺陷,因此上世纪80年代之后,碳纤维开始在固体发动机壳体得到运用。碳纤维与芳纶相比,刚度和强度可以提高80%和30%,壳体重量再一次下降30%,另外碳纤维壳体热膨胀系数小,发动机工作期间尺寸稳定,可以提高发动机工作可靠性,碳纤维还具备一定雷达吸波能力,可以提高导弹隐身性能,有助于增强导弹突防能力。

  正是因为碳纤维缠绕壳体具备以上优点 ,所以现代导弹都倾向采用这种技术,上世纪80年代美国研制三叉戟-2(UGM-133A)潜射弹道导弹就采用这个技术,导弹性能迅速提高,至今还是美国主力潜射弹道导弹,法国M-51潜射弹道导弹也采用了碳纤维壳体,从而在导弹增加威力的情况射程突破1万公里,成为法国新世纪战略威慑力量的基石。

  从海外资料来看,国产DF-31、JL-2等导弹固体火箭发动机壳体采用的是第二代有机纤维,例如芳纶等,它的重量明显高于三叉戟-2、M51导弹,这样就影响了导弹载荷和射程,或者实现同样投掷重量,国产导弹体积和重量更大,因此中国将大直径固体火箭发动机碳纤维缠绕壳体技术作为一个重点领域进行攻关,此前制约国产固体火箭发动机采用碳纤维壳体主要问题就是国产碳纤维水平偏低,难以满足导弹使用要求,进入新世纪,国产碳纤维水平突飞猛进,T800级碳纤维已经实现1000吨级生产能力,T1000也达到100吨级,M60J级碳纤维也研制成功,这表明国产碳纤维在三个重要方向(高强高模量、高强度、高模量)都实现了突破,从而为碳纤维在国产导弹和运载火箭运用打下了的基础。

  从航天科工透露信息来看,国产200吨固体运载火箭发动机直径达到2.65米,起飞推力200吨,这些指标都超过了三叉载-2和M-51导弹,三叉戟-2导弹直径大约在2米左右,起飞重量60吨,因此中国可以利用这个技术研制新一代洲际弹道导弹,它的体积和重量更小,射程更远、投掷重量更大,进一步增强中国战略威慑能力。(作者署名:小飞猪观察)

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