項目以國家戰略需求為牽引，聚焦航天/深海極端環境對高性能殼體的迫切需求，通過碳纖維復合材料殼體的“結構設計-樹脂開發-工藝裝備”協同攻關，實現極端環境用碳纖維復合材料殼體制備技術突破。項目產品已應用于快舟火箭、潛航器任務段外殼等航天/深海用關鍵裝備，為維護我國太空發展自主權及深海戰略主動權提供了核心技術保障，奠定了長期戰略安全基礎。

 

1為大國重器鑄造“韌性之軀”

航天/深海裝備是捍衛國家太空發展權、深?？刂茩嗟闹匾危彩俏覈鴩野踩膽鹇曰?。在極端服役環境下，不僅要求材料滿足高承載、高耐腐、輕質等要求，還須滿足耐超高溫、高透聲等功能。殼體結構是固體火箭和潛航器等裝備的核心承力構件，傳統航天/深海裝備殼體大量采用金屬材料，存在重量大、比強度和比模量低、耐腐蝕性差等問題，難以滿足新一代航天/深海裝備服役的戰略需求。歐美等先進國家在航天/深海裝備的碳纖維復合材料及技術對我國實施嚴苛的禁運封鎖。因此，突破極端環境用碳纖維復合材料殼體制備技術，實現關鍵材料自主可控意義重大。

武漢紡織大學孫九霄教授團隊自2017年起，深耕高性能復合材料結構設計、制備技術以及產業應用，團隊聯合湖北三江航天、咸寧海威、百思通等單位承擔了多項復合材料研制與工程應用，積累了研究經驗，逐步趕上并部分超過了國外先進水平。合作單位之間優勢互補、強強聯合，為突破國外在航天/深海極端環境用碳纖維復合材料領域的技術封鎖，以及我國航天/深海裝備等大國重器的研究發展作出了重要貢獻。

 

2為國攻堅，破解“材”局

碳纖維復合材料殼體制造存在如下技術瓶頸：

• （1）纏繞-固化精準調控困難導致殼體性能不穩定，密封連接結構承受高壓高溫時易失效；
• （2）現有樹脂體系耐高溫及界面相容性差，導致殼體在極端環境下易超高溫熱解燒蝕、分層、強度降低，引發結構失效；
• （3）大尺寸殼體纏繞成型控制復雜，殼體因芯模形變導致壁厚偏差，殼體質量不穩定，不能滿足極端環境的使用要求，易出現嚴重事故。這些短板嚴重削弱了航天/深海裝備的綜合效能與持久運行能力，掣肘了國防裝備現代化進程。

項目團隊針對航天/深海極端環境用碳纖維復合材料殼體存在纏繞-固化精準調控困難、現有樹脂體系耐高溫及界面相容性差、大尺寸殼體纏繞成型控制復雜等技術瓶頸，攻克了航天/深海極端環境用碳纖維復合材料殼體關鍵技術和裝備，形成如下技術突破：在結構設計上，開發了精準調控預測方法、無筋多場耦合結構和梯度密封連接技術，實現了碳纖維復合材料殼體在極端環境下高承載、高透聲及高耐蝕功能的一體化；在樹脂體系上，研制了耐高溫長時效環氧與高界面相容乙烯基酯兩類高性能樹脂，解決了濕法纏繞均相穩定性差與界面相容性差難題，大幅提升了碳纖維復合材料殼體的耐高溫高壓性能；在工藝裝備上，研制了大尺度碳纖維復合材料殼體多絲束同步多級展紗多自由度協同纏繞技術及裝備，實現了碳纖維復合材料殼體的高可靠批量化生產。

 

項目實現了碳纖維復合材料殼體制備技術的高精度、高可靠、高效率批量化生產。項目產品已應用于快舟火箭、潛航器任務段外殼等航天/深海用關鍵裝備以及耐壓容器等領域，其配套的生產裝備升級改造為提高產能奠定了基礎，為國防建設等領域提供了技術及產品保障，對推動產業鏈相關技術進步、產品升級換代具有積極的促進作用。

3聯合攻關，自主可控

武漢紡織大學聯合湖北三江航天、北玻院、咸寧海威、百思通等多家單位突破了碳纖維復合材料材料殼體生產中的關鍵技術問題與產品品質問題，相關成果獲得應用單位高度認可。項目在實施期間獲授權發明專利11件，建立了多條碳纖維復合材料殼體產業化生產線，具備年產3000件碳纖維復合材料殼體的生產能力，累計銷售收入9億元，新增利潤7000萬元。

在技術創新平臺建設方面，項目聯合武漢理工大學、湖北三江航天等單位，共同推動湖北省高性能纖維增強復合材料企校聯合創新中心、咸寧市新材料產業技術研究院等科研平臺的建設，為后續技術迭代和產品升級提供持續支撐。項目成果被中央廣播電視總臺、湖北日報、北京日報等新聞媒體宣傳報道。

項目成果在航天/深海裝備領域的拓展應用，為國家航天強國戰略與深海安全提供關鍵技術支撐，對保障國家國防安全、推動高端裝備自主可控具有重大戰略意義。