攻克“世界級”技術難題，航空航天應用分析[圖]

航空航天 2020-05-09 02:00

5日18時，為我國載人空間站工程研制的長征五號B運載火箭首飛成功，正式拉開我國載人航天工程“第三步”任務序幕。“長五B”順利升空的背后，多家江蘇企業(yè)攻克“世界級”技術難題，為火箭核心裝備以及運輸產(chǎn)品的研制生產(chǎn)發(fā)揮關鍵力量。

本次成功發(fā)射的“長五B”運載火箭，全長約53.7米，芯一級直徑5米，捆綁4個直徑3.35米助推器。作為目前我國近地軌道運載能力最大的火箭，“長五B”對燃料承載的安全性提出極為苛刻的要求，而影響這一性能的關鍵因素，就是助推器貯箱的焊接效果。

位于蘇州吳中開發(fā)區(qū)的航天工程裝備(蘇州)有限公司，是本次“長五B”火箭助推器總成焊接任務的執(zhí)行方。“按照傳統(tǒng)焊接方式，遇到潮濕天氣，熔焊過程中容易產(chǎn)生缺陷，我們利用攪拌摩擦焊技術克服這一不利因素，甚至實現(xiàn)在水里也可以焊接。” 航天工程裝備(蘇州)有限公司董事長張新運介紹，公司研制了國內(nèi)首臺CZ-5助推貯箱環(huán)縫總對接攪拌摩擦焊接設備及配套工藝工裝，大大提升了助推器安全性能。

龐大的火箭如何安全運抵發(fā)射中心？由南通中集特箱公司為其量身打造的超大型集裝箱發(fā)揮了重要作用。南通中集特箱公司負責人介紹，“長五B”火箭運輸箱的相關標準和設計要求很多都是“世界級難度”。被選定為合作方后，南通中集技術部門展開技術攻關。為“長五B”火箭量身打造的4種箱型中，最大箱體尺寸為36.2米×6.4米×6.6米，箱內(nèi)不僅配置高標準保溫層，還設置導軌，便于運送火箭的支架車沿導軌進入，1噸重的巨門1個人就能輕松打開。

1月26日，裝載“長五B”的運輸船隊從天津港起航，經(jīng)過7個晝夜的海上航行，途經(jīng)渤海、黃海、東海、臺灣海峽、南海等海域，于2月1日順利抵達海南文昌清瀾港。

隨著國內(nèi)商業(yè)航天活動的日益活躍，以及北斗導航、高分專項、民用空間基礎設施等重大專項的深入推進，國內(nèi)航天發(fā)射活動將保持高度活躍。2018 年我國完成了 39 次航天發(fā)射任務，相比 2017 年的 18 次實現(xiàn)了翻倍增長，發(fā)射次數(shù)首次位列全球第一。2019 年全年我國共實施了 34 次航天發(fā)射，再次成為全球發(fā)射次數(shù)最多的國家。全年航天科技集團的發(fā)射次數(shù)將突破 40 次，考慮到航天科工、商業(yè)航天企業(yè)的發(fā)射任務，我國 2020 年全年火箭發(fā)射次數(shù)將超過 50 次，較 2019 年有大幅的增長。石英棉、石英布以及石英紗作為航天飛行器隔熱、耐高溫部件的重要原材料，未來需求有望隨著我國航天領域的發(fā)展快速增加。

石英纖維物理化學性能優(yōu)異，是航空航天領域必需的戰(zhàn)略材料。石英纖維由于具有強度高、介電常數(shù)和介電損耗小、耐高溫、膨脹系數(shù)小、耐腐蝕、可設計性能好等一系列特點，是航空航天領域不可或缺的戰(zhàn)略材料，上述優(yōu)異的性能使石英纖維成為多種航空、航天飛行器關鍵部位的結構增強、透波、隔熱材料：在航空領域，石英材料主要用于制作透波增強材料，包括機載雷達罩、導彈雷達罩、干擾電磁發(fā)射窗口等；在航天領域，石英產(chǎn)品可以被用作航天飛行器的隔熱和耐高溫材料。

2019 年中國國防預算約為 1.19 萬億元人民幣，較 2018 年增長7.5%，作為世界第二大經(jīng)濟體，中國國防支出增長水平與經(jīng)濟發(fā)展水平基本保持一致，與美國、俄羅斯、英國等其他大國相比仍有較大增長空間。受益于武裝力量結構與規(guī)模的優(yōu)化調(diào)整，以及武器裝備建設投入的提高，裝備費占國防費的比例由2010 年的 33.2%提高至 2017 年的 41.1%，在提高武器裝備現(xiàn)代化水平的背景下，預計未來裝備費用占比將保持較高水平。

目前中國共有 3187 架作戰(zhàn)飛機和支援用飛機，包括戰(zhàn)斗機、直升機、教練機、運輸機、加油機以及各類特種作戰(zhàn)飛機，美國上述各類飛機總數(shù)為 13398 架，數(shù)量上遠遠超過中國。從飛機代際結構上看，與美國、俄羅斯兩個世界強國相比，國內(nèi)二代機數(shù)量占比最高，J-7、J-8 等二代機將逐步升級為三代機和四代機，此外教練機、運輸機等其他類型作戰(zhàn)飛機的也會穩(wěn)步列裝。石英纖維在戰(zhàn)機雷達天線罩總體成本中約占 45%，未來國內(nèi)軍用飛機列裝、換裝將帶來大量的石英纖維市場需求。

中國和美國飛機數(shù)量對比