資料圖:長征六號改運載火箭的衛星整流罩。(上海交通大學供圖)
火箭衛星整流罩和低溫燃料貯箱是防護體系的關鍵,均面臨著嚴苛的考驗:位于火箭頭部的衛星整流罩在穿越大氣層時,需承受500℃以上高溫氣流的猛烈沖擊;而低溫燃料貯箱則需耐受液氧帶來的-183℃極端低溫沖擊。
面對新一代火箭表面防護的“冰火兩重天”挑戰,朱新遠教授團隊提出了一個創新構想:拋棄傳統的“拼拼補補”,采用一體成型的防護涂層。這種方案只需一次噴涂即可成型,徹底消除拼縫隱患,理論上能大幅提升可靠性,顯著縮短生產周期。
實踐發現,要打造滿足火箭嚴苛要求的“防護鎧甲”,涂層必須“粘得牢”“耐極溫”“噴得好”。為了獲得這些性能,研究人員必須在涂料中添加大量的功能填料(如耐高溫、隔熱的微粒);但當相關填料超過一定比例時,涂料瞬間變得“濃稠如泥”。
歷經探索,團隊創造性地將超支化聚合物與無機功能填料的優勢融合。為了追趕上新一代火箭的研發進度,團隊借助AI(人工智能)的力量,通過計算模擬并搭建相應的數據模型,在短時間內推算出所需的超支化(聚合物)結構,極大提升了開發效率。
超支化聚合物像神奇的柔順劑和萬能膠,大幅降低體系粘度。
據悉,該項目成果已成功應用于中國多個型號運載火箭,目前在相關領域累計實現20余次應用。(完)