英國國家復合材料中心是布里斯托大學的全資子公司，作為一家非營利性機構，其致力于將科技研究成果轉化為產業影響力。在泰雷茲阿萊尼亞航天公司的行業指導下，該機構制造出了這款全復合材料無襯里（V 型）儲罐原型，其設計與運載火箭及衛星推進劑儲罐的實際應用產品具有代表性，與目前使用的傳統金屬儲罐相比，預計可減重 30%。英國國家復合材料中心通過這一成果，旨在激發英國國內對復合材料儲罐制造的關注，以滿足未來航天推進領域的需求。該項目充分證明，先進復合材料技術能在未來航天推進工程結構中發揮關鍵作用。

“太空儲罐”(SpaceTank)項目的總體目標是開發基于英國本土的研發工具，這些工具是制造和檢測 V 型壓力容器的必要條件。進而，該項目將助力英國國家復合材料中心更好地支持英國航天發射器及衛星推進產業的發展。航天產業的成本受發射質量直接影響，減重 1 千克就能為發射器及衛星制造商節省數千英鎊成本。英國國家復合材料中心正通過實際成果展示，復合材料可在降低儲罐結構重量方面發揮關鍵作用，從而幫助實現衛星發射成本的降低。

在航天產業中，儲罐至關重要，需儲存多種依任務需求而定的液體和氣體，如氦氣、液態氫、液態氧及RP-1火箭推進劑。制造出輕量化、高強度且耐用的儲罐，是航天任務取得成功的關鍵要素。為期一年的 “太空儲罐” 項目，重點聚焦于開發一種新型儲罐制造方案，以儲存常見的推進劑和增壓劑。

目前已有部分企業開始探索在航天儲罐設計中使用復合材料。英國國家復合材料中心舉例提到，美國的維珍軌道公司(Virgin Orbit)和新西蘭的火箭實驗室(RocketLab)均已研發并測試了復合材料儲罐，分別用于其 “發射器一號”(Launcher One)火箭和 “電子”(Electron)火箭，以替代金屬儲罐。同樣，在澳大利亞，奧姆尼儲罐公司(Omni Tanker)及其合作伙伴正致力于研發無內涂層的復合材料液態氫儲罐，并推動其商業化應用。在歐洲，英國國家復合材料中心還指出，MT 航空航天公司(MT Aerospace)正在研發新型火箭燃料儲罐的材料與制造工藝，并開展相關測試。因此，英國國家復合材料中心的 “太空儲罐” 項目，正助力英國在該領域占據關鍵地位。

英國國家復合材料中心研發的 “太空儲罐” 原型長 750毫米、直徑450毫米，流體儲存容量超過96 升。

該 “太空儲罐” 的設計與制造采用了 4.0 至 5.5 毫米的標準壁厚，可承受 85 巴(bar)的推進劑壓力。其碳纖維復合材料主體僅使用了8千克材料，但與所有工程結構一樣，“太空儲罐” 在進一步優化減重方面仍有提升空間。通過使用更高強度的碳纖維或增加復合材料壁厚，可提高英國國家復合材料中心 “太空儲罐” 的額定壓力；反之，對于壓力要求較低的應用場景，也可使用更薄、剛度更低的復合材料，實現重量與成本的優化。

在 “太空儲罐” 項目實施過程中，英國國家復合材料中心的團隊開發了一種將金屬流體閥接口集成到可清洗模具中的方法，從而省去了成品儲罐所需的二次組裝及粘接工序。這些流體閥接口被固定在模具內，能夠在制造流程的后期階段與碳纖維復合材料共粘接成型。

“輕量化燃料儲罐及系統將為未來采用‘佩刀’(Sabre)發動機的飛行器提供重要助力。降低部件質量與重量是一項重大挑戰，而英國國家復合材料中心創新性的‘太空儲罐’項目展示了復合材料推進劑儲罐在航天應用中的潛在優勢，這讓我們倍感振奮。” 英國反應發動機公司首席技術官理查德?瓦爾維爾表示。該公司數十年來一直致力于研發用于空天飛機及其他高超聲速飛行器的吸氣式火箭發動機。

在碳纖維復合材料主體的制造中，英國國家復合材料中心使用了由SHD復合材料公司提供的、帶寬300毫米的MTC510環氧碳纖維預浸料。MTC510 是一款環氧樹脂體系，專為 80°C 至 120°C 溫度區間固化設計，且通過增韌處理提升了抗損傷能力。

該材料由 Bindatex 公司為 “太空儲罐” 制造流程進行預處理 —— 將寬幅預浸料精準分切成窄幅，最終交付了 22000 米、規格為 6.35 毫米的材料，完全符合英國國家復合材料中心在其科里奧利自動鋪絲(AFP)制造單元中的使用要求。

分切后的預浸料帶通過科里奧利自動鋪絲系統的張力絲束纏繞工藝，鋪設到可清洗模具上。英國國家復合材料中心的工程師采用獲得專利的 Material's Cadwind 絲束纏繞軟件，設計了螺旋纏繞與環向纏繞相結合的工藝，共鋪設了 24 層材料，形成標準厚度 5.5 毫米的結構。需要說明的是，此處采用的壁厚及纏繞方向 / 角度僅用于原型演示；英國國家復合材料中心可根據特定的壓力或載荷需求，通過增加或減少復合材料壁厚、調整纏繞角度及鋪層結構，對儲罐進行全面優化。

材料鋪設完成后，英國國家復合材料中心對 “太空儲罐” 進行了缺陷及壁厚偏差檢測，隨后在 100°C 的熱壓罐中進行固化處理，固化后再次進行檢測。固化完成后，團隊采用了超聲 C 掃描和熱成像兩種無損檢測(NDT)技術，并對這兩種方法的適用性進行了對比分析，以確定其在未來儲罐缺陷（如分層、孔隙）檢測中的效果。最后，使用加壓冷水沖洗掉內部模具芯體，使儲罐內部形成中空腔體。

實踐證明，無襯里 “太空儲罐” 的模具工藝頗具難度。為此，英國國家復合材料中心與航空咨詢公司合作，利用該公司的 Aqua 水溶性芯材開發了一種澆鑄工藝。最終制成的模具包含一個標準壁厚 30 毫米的中央凸芯，該凸芯分為兩部分澆鑄后再粘接成型；模具還配備了 3 個可清洗的內部加強環，其設計與制造旨在承受自動復合材料鋪層過程中產生的扭轉載荷，以及熱壓罐固化過程中施加的壓力。

“復合材料儲罐對我們而言意義重大，因為它們能夠大幅降低未來衛星系統的成本與重量。在英國國家復合材料中心的助力下，我們系統的性能得以提升，從而能為依賴我們服務的各國政府、機構及企業提供最優服務。” 泰雷茲阿萊尼亞航天公司首席技術官羅杰?沃德總結道。