碳纖維像“纏毛線球”一般最終變身為火箭發動機殼體。

長江日報訊（記者汪甦 通訊員陳誠 張博寧）用絲線造火箭發動機？真的可以！近日，從湖北三江航天江北機械工程有限公司（以下簡稱“江北公司”）傳來好消息，快舟十一號上使用的碳纖維工藝技術又提升了。

一根碳纖維的粗細只有頭發絲的十分之一，而小手指粗的一束碳纖維，可以拉動兩架大飛機。在江北公司的研發部門，長江日報記者看到了這種新型材料，看起來“細如絲”的線，竟然是制造火箭的材料之一。

“對，我們正是用這細如絲的纖維制造出了快舟十一號新型運載火箭的發動機殼體。”見記者覺得不可思議，江北公司研發中心副主任尹建華解釋，碳纖維密度低、強度高、模量高、耐腐蝕、耐高溫。應用這一新材料，可以使火箭發動機殼體減重四成，同時保證了發動機在火箭飛行過程中能長時間承受內部高溫、高壓等極端挑戰。2022年底，快舟十一號全箭主體結構就首次采用碳纖維復合材料，并且實現了國產替代。

 

 

看起來“細如絲”的線，竟然是制造火箭的材料之一。供圖：陳誠 張博寧

細如絲，且柔軟，碳纖維是如何“變身”的呢？研發人員通過視頻向記者展示這個過程：在制造車間，碳纖維像“纏毛線球”一般，一圈一圈被纏繞在圓筒狀的火箭發動機殼體上。“纏毛線球”也有嚴格的技術要求。尹建華介紹：“每一條走線都不能重復，否則會造成某個局部變厚，影響外殼的尺寸和平整度，導致發動機殼體重量分布不均，對火箭飛行穩定性造成影響。而且每一層都要涂上膠液，讓纖維絲層層緊密黏合在一起。”

如此循環三四十層，耗時十余天，一個數米直徑的殼體才能完工。而后，再進行固化、脫模等工序，最終變身為火箭發動機殼體。

不僅輕量化，碳纖維材料也表現出了驚人的強度。實驗室里，研發人員拿碳纖維和高強度鋼制成的兩種樣品對比實驗，結果顯示，高強度鋼的受力為1705兆帕，就是得用5.2噸的力才能把這個樣品拉斷，而碳纖維的承壓強度達到2630兆帕。

尹建華介紹，目前，研發團隊正致力于熱塑性碳纖維復合材料纏繞技術研究，這項技術革新一旦完全成熟，在纏繞過程中可實現原位固化，生產效率將大幅提高，還能在生產過程中顯著減少能源消耗和廢棄物產生，為航天制造業的綠色轉型提供了可行路徑。

“通過對非金屬材料制造、工藝技術等的不斷突破，未來，輕盈的發動機會更進一步地為固體運載火箭運力提升賦能。”尹建華信心滿滿。