揭秘神舟二十号：碳纤维材料打造航天“钢筋铁骨”

神舟二十号载人飞船的成功发射，不仅彰显了我国航天技术的卓越进步，更展现了新材料领域的突破性成就。其中，碳纤维复合材料的应用尤为引人注目。这种被称作“新材料之王”的先进材料，以不到钢四分之一的比重，却拥有钢7至9倍的强度，为航天器提供了坚实的“钢筋铁骨”。 01 碳纤维结构：神舟飞船的“轻量化”奥秘在此次神舟二十号任务中，我国载人航天史上首个大型碳纤维复合材料制品的应用成为亮点。中国建材总院所属哈玻院自主研制生产的大尺寸、多开口推进分系统主承力薄壁加筋截锥，成功完成了神舟二十号的保障任务。这一突破性成果标志着我国在航天复合材料领域实现完全自主可控。该产品采用大尺寸、大开口、薄壁截锥结构，最薄处仅1.2毫米，却集轻量化、高强度、高精度等特性于一身。在航天领域，重量每减少1公斤，就能带来巨大的经济效益和技术优势。碳纤维复合材料的应用，正是航天器“轻量化”设计的核心所在。02 二十八年攻坚：从跟跑到领跑的跨越哈玻院自1995年承担推进舱承力截锥和气瓶安装等研制任务以来，攻克了大尺寸、大开口、超薄壁复合材料结构设计制造的系列技术难题。从神舟一号到神舟二十号，哈玻院历时28载持续迭代的创新成果，有力支撑了神舟系列载人飞船的安全性和稳定性。碳纤维蒙皮加筋结构是先进复合材料结构轻量化典型承力结构，被称为“轻质结构设计之王”。哈玻院提出了加强筋、开口补强与蒙皮共固化技术，实现了网格加筋蒙皮一体成型共固化技术。03 碳纤维产业链：从航天到民用的全面发展今年9月，中国石化上海石化发布了自主研发的60K大丝束碳纤维新产品，为国内首创，填补了国内市场空白。至此，中国石化已拥有24K、48K、60K等不同丝束规格近20种型号的碳纤维产品生产能力，形成了“通用型+高性能”“大丝束+小丝束”产品全谱系。碳纤维行业内通常将每束碳纤维根数大于4.8万根的碳纤维称为大丝束碳纤维。与48K大丝束碳纤维相比，60K大丝束碳纤维强度更高、抗变形能力更强，能够有效提升生产效率。04 创新不止：更多航天新材料助力神舟飞天除了碳纤维结构件，中国建材集团还为神舟二十号提供了多种特种材料。中国建材总院研制的低渗氦耐辐照高纯石英玻璃和高稳定石英玻璃应用于神舟二十号载人飞船惯性导航系统关键材料。其中，低渗氦耐辐照高纯石英玻璃作为激光陀螺仪的基材，具有抗宇宙射线辐照能力、极低氦气渗透率及热膨胀系数精准适配性。同时，中国建材总院钟表所研制生产的362D时间控制器应用于神舟二十号载人飞船的返回舱，具有自主知识产权。这一机械式时间控制器是返回式卫星和载人飞船回收着陆分系统中的重要配套产品。从神舟一号到神舟二十号，二十八年的技术积累让中国碳纤维材料从依赖进口到实现完全自主可控。如今，中国碳纤维产业不仅满足航天工程的需求，更在风能、太阳能、高铁动车、飞机部件等民用领域大放异彩。随着60K大丝束碳纤维等新材料的推出，中国新材料产业正迎来蓬勃发展的新时代。