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攻克“世界级”技术难题,航空航天应用分析[图]

2020年05月09日 10:00:00字号:T|T

    5日18时,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。“长五B”顺利升空的背后,多家江苏企业攻克“世界级”技术难题,为火箭核心装备以及运输产品的研制生产发挥关键力量。

    本次成功发射的“长五B”运载火箭,全长约53.7米,芯一级直径5米,捆绑4个直径3.35米助推器。作为目前我国近地轨道运载能力最大的火箭,“长五B”对燃料承载的安全性提出极为苛刻的要求,而影响这一性能的关键因素,就是助推器贮箱的焊接效果。

    位于苏州吴中开发区的航天工程装备(苏州)有限公司,是本次“长五B”火箭助推器总成焊接任务的执行方。“按照传统焊接方式,遇到潮湿天气,熔焊过程中容易产生缺陷,我们利用搅拌摩擦焊技术克服这一不利因素,甚至实现在水里也可以焊接。” 航天工程装备(苏州)有限公司董事长张新运介绍,公司研制了国内首台CZ-5助推贮箱环缝总对接搅拌摩擦焊接设备及配套工艺工装,大大提升了助推器安全性能。

    庞大的火箭如何安全运抵发射中心?由南通中集特箱公司为其量身打造的超大型集装箱发挥了重要作用。南通中集特箱公司负责人介绍,“长五B”火箭运输箱的相关标准和设计要求很多都是“世界级难度”。被选定为合作方后,南通中集技术部门展开技术攻关。为“长五B”火箭量身打造的4种箱型中,最大箱体尺寸为36.2米×6.4米×6.6米,箱内不仅配置高标准保温层,还设置导轨,便于运送火箭的支架车沿导轨进入,1吨重的巨门1个人就能轻松打开。

    1月26日,装载“长五B”的运输船队从天津港起航,经过7个昼夜的海上航行,途经渤海、黄海、东海、台湾海峡、南海等海域,于2月1日顺利抵达海南文昌清澜港。

    随着国内商业航天活动的日益活跃,以及北斗导航、高分专项、民用空间基础设施等重大专项的深入推进,国内航天发射活动将保持高度活跃。2018 年我国完成了 39 次航天发射任务,相比 2017 年的 18 次实现了翻倍增长,发射次数首次位列全球第一。2019 年全年我国共实施了 34 次航天发射,再次成为全球发射次数最多的国家。全年航天科技集团的发射次数将突破 40 次,考虑到航天科工、商业航天企业的发射任务,我国 2020 年全年火箭发射次数将超过 50 次,较 2019 年有大幅的增长。石英棉、石英布以及石英纱作为航天飞行器隔热、耐高温部件的重要原材料,未来需求有望随着我国航天领域的发展快速增加。

    石英纤维物理化学性能优异,是航空航天领域必需的战略材料。石英纤维由于具有强度高、介电常数和介电损耗小、耐高温、膨胀系数小、耐腐蚀、可设计性能好等一系列特点,是航空航天领域不可或缺的战略材料,上述优异的性能使石英纤维成为多种航空、航天飞行器关键部位的结构增强、透波、隔热材料:在航空领域,石英材料主要用于制作透波增强材料,包括机载雷达罩、导弹雷达罩、干扰电磁发射窗口等;在航天领域,石英产品可以被用作航天飞行器的隔热和耐高温材料。

    2019 年中国国防预算约为 1.19 万亿元人民币,较 2018 年增长7.5%,作为世界第二大经济体,中国国防支出增长水平与经济发展水平基本保持一致,与美国、俄罗斯、英国等其他大国相比仍有较大增长空间。受益于武装力量结构与规模的优化调整,以及武器装备建设投入的提高,装备费占国防费的比例由2010 年的 33.2%提高至 2017 年的 41.1%,在提高武器装备现代化水平的背景下,预计未来装备费用占比将保持较高水平。

    目前中国共有 3187 架作战飞机和支援用飞机,包括战斗机、直升机、教练机、运输机、加油机以及各类特种作战飞机,美国上述各类飞机总数为 13398 架,数量上远远超过中国。从飞机代际结构上看,与美国、俄罗斯两个世界强国相比,国内二代机数量占比最高,J-7、J-8 等二代机将逐步升级为三代机和四代机,此外教练机、运输机等其他类型作战飞机的也会稳步列装。石英纤维在战机雷达天线罩总体成本中约占 45%,未来国内军用飞机列装、换装将带来大量的石英纤维市场需求。

中国和美国飞机数量对比

2018 年中国、美国、俄罗斯空军各代际战斗机数量对比

数据来源:公开资料整理 

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