Жерден Айға дейін Қытайдың базальт талшық технологиясы аэроғарыш саласының жеңіл салмағын қалай қайта анықтауда

Сұраныстың артуы аясында Жеңіл, аэроғарыш саласындағы жоғары температураға төзімді материалдар, Қытайдыңбазальт талшығыөнеркәсіп микрон масштабындағы ультра жұқа талшықтарды жаппай өндіру технологиясында серпіліске қол жеткізді, өнімділік көрсеткіштері аэроғарыштық инфрақұрылымның қажеттіліктеріне жоғары деңгейде сәйкес келеді. Бұл терең ғарышты зерттеу, ғарыш кемелерін қорғау және ай базасы үшін маңызды шешімдер ұсынады. Құрылыс.

I. Технологиялық жетістіктер: микрондық масштабтағы ультра жұқа талшықтардың жаппай өндірісі және өнімділік секірісі

Базальт талшығы табиғи базальт кенінен 1450-1500℃ температурада жоғары температурада балқыту және тарту арқылы алынады. Негізгі технологиялық жетістіктер үш аспектіде көрініс табады:

1. Ультра жұқа талшықтарды тұрақты жаппай өндіру технологиясы
Инновациялық иіргіш конструкциясы: Оңтайландырылған трапеция тәрізді ішкі қуыс және таратылған дәл температураны бақылау (қателік ±2℃) арқылы диаметрі Беттік модификация технологиясы: Гидроксиапатит (HA) жабыны және микро-нано құрылымды ою талшықтарға биоүйлесімділік және биомиметикалық остеоинтеграция мүмкіндіктерін беру үшін қолданылады. Сонымен қатар, силикон шайырымен сіңдіру коррозияға төзімділікті жақсартады, рН 2-12 ерітінділерінде беріктіктің сақталу жылдамдығын 90%-дан астам деңгейде сақтайды.

2. Экстремалды ортадағы өнімділік артықшылықтары
Жоғары және төмен температураға төзімділік: Ұзақ мерзімді жұмыс температурасының диапазоны -269℃-тан 700℃-қа дейін жетеді және 1200℃-қа дейінгі лезде жоғары температураға төтеп бере алады (мысалы, Чунцин Жиду жасаған композиттік киіз). 700℃ температурада 1000 сағат әсер еткеннен кейін де беріктігі бастапқы мәнінің 85%-ын сақтайды. Мысалы, базальт талшығы Айдың бетіндегі ұлттық туда Чанъэ-6 қолданған бұл құрылғы айдың арғы жағындағы -180℃-тан 150℃-қа дейінгі температура айырмашылығында құрылымдық тұрақтылықты сақтайды. Жоғары беріктік және жеңіл салмақ: Созылу беріктігі 3500-4800 МПа-ға жетеді (болаттың 250-800 МПа-дан әлдеқайда асып түседі), ал тығыздығы тек 2,6-2,8 г/см³ (болаттың шамамен 1/3 бөлігі), бұл «болаттан берік, алюминийден жеңіл» өнімділік үйлесіміне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Ғарыш кемесінің құрылымдық компонентінің белгілі бір түріндегі базальт талшықты композиттік материалдарды қолданғаннан кейін салмақ 50%-ға азайды, ал соққыға төзімділік 30%-ға артты.

3. Интеллектуалды өндіріс жүйесін құру
Сандық егіз және жасанды интеллект оңтайландыру: Балқыма тұтқырлығы және талшық диаметрі сияқты параметрлерді талшықты-оптикалық сенсорлар арқылы нақты уақыт режимінде бақылау, жабдықтың істен шығуын болжау үшін жасанды интеллект алгоритмдерімен біріктірілген (дәлдік >95%), өндіріс өнімділігін 98%-дан астамға дейін арттырады. Мысалы, Huierjie әзірлеген онлайн анықтау құрылғысы ультра жұқа талшық диаметрін нақты уақыт режимінде басқаруға қол жеткізеді, нәтижесінде өнімнің консистенциясы халықаралық жоғары деңгейге жетеді.
Жасыл өндіріс процесі: Жасанды интеллект кенін сұрыптау технологиясын қолдану арқылы білікті кеннің үлесі 30%-дан 65%-ға дейін өсті, шикізат құны 25%-ға төмендеді, ал энергия тұтыну бірлігі 40%-ға төмендеді, сонымен қатар қалдықтарды 100% қайта өңдеуге қол жеткізілді.

II. Аэроғарыштық қолданыстар: Терең ғарышты зерттеуден бастап Ай базаларына дейінгі барлық сценарийлерді қамту

«Жоғары температураға төзімділік, радиацияға төзімділік және күшті дизайн икемділігі» сипаттамаларының арқасында базальт талшығы аэроғарыш саласында көп өлшемді жетістіктерге жетті:

1. Ғарыш кемесінің жылу қорғаныс жүйесі
Атмосфералық қайта кіруден қорғау: Базальт талшығы Кері капсуланың жылу қалқанында күшейтілген керамикалық матрицалық композиттер (C/SiC) қолданылады, олар 1600℃ жоғары температураға төтеп бере алады, дәстүрлі көміртекті-көміртекті материалдармен салыстырғанда салмақты 20%-ға, ал жылу өткізгіштікті 30%-ға төмендетеді. Бұл материалды белгілі бір кері капсулада қолданғаннан кейін, капсула ішіндегі температураның ауытқуы ±5℃ шегінде бақыланды.
Экстремалды қоршаған ортаны оқшаулау: Чанъэ 6 қондырғыш капсуласының жылу оқшаулағыш қабаты базальт талшығынан жасалған киізді пайдаланады, бұл Ай бетіндегі тікелей күн сәулесі (127℃) мен көлеңкелі жағы (-183℃) арасындағы температура айырмашылығының өтуін тиімді түрде блоктайды, капсула ішіндегі жабдықтың температуралық тұрақтылығын 40%-ға жақсартады.

2. Ғарыш аппараттарының құрылымдары мен компоненттері
Жеңіл құрылымдық компоненттер: Базальт талшығы/эпоксидті шайыр композиттері спутниктік кронштейндер мен күн панельдерінің рамаларында қолданылады. Тығыздығы небәрі 1,8 г/см³ болғандықтан, олар алюминий қорытпаларымен салыстырғанда салмақты 40%-ға азайтады, ал шаршау мерзімін екі еседен астамға ұзартады. Мысалы, осы материалды пайдаланатын белгілі бір байланыс спутнигі жалпы салмағын 120 кг-ға азайтып, ұшыру құнын 15%-ға төмендетті.
Жоғары температураға төзімді компоненттер: Базальт талшықтарымен күшейтілген никель негізіндегі қорытпалар турбовентиляторлы қозғалтқыштың турбина қалақтарында қолданылады, бұл жұмыс температурасын 150°C-қа арттырады, отын тиімділігін 3%-ға арттырады және қалақтардың қызмет ету мерзімін 20%-ға ұзартады. Ресейлік зерттеу тобы бірдей қабырға қалыңдығында алюминий қорытпаларына қарағанда осьтік ығысуы екі есе төмен базальт пластикалық құбырларды жасап шығарды, бұл оларды зымыран отынын жеткізу жүйелеріне жарамды етеді.

3. Ғарышты терең зерттеу және Ай базасын құру
Ай бетіндегі жергілікті өндіріс: Қытайлық зерттеу топтары базальт талшықтарын өндіру үшін ай топырағының құрамын модельдеді және автоматтандырылған талшық өндіру жабдықтарын жасады. Бұл жергілікті ресурстарды пайдалана отырып, Ай бетінде құрылыс материалдарын (мысалы, пластиналар мен құбырлар) өндіруге мүмкіндік береді, бұл Жерден материалдарды тасымалдаумен салыстырғанда тасымалдау шығындарын 90%-ға азайтады. Чанъэ 6-дағы Қытай туында қолданылған базальт талшығының құрамы ай топырағымен 85% ұқсас, бұл болашақ ай құрылысы үшін материалды растауды қамтамасыз етеді.
Скафандерлер және тіршілікті қамтамасыз ету құралдары: Базальт талшығынан тоқылған жеңдер скафандрлардың термиялық қорғаныс қабатында қолданылады, -196°C сұйық оттегі ортасына және балқытылған металл шашырауларына төзімді. Композиттік алюминий фольга қабатымен күшейтілген олар радиациялық қорғанысты қамтамасыз етеді, ғарыштық сәулелердің 99%-ын бөгейді. Осы материалды қолданған белгілі бір тәжірибелік скафандр оның жалпы салмағын 18 кг-ға азайтып, қозғалғыштығын 25%-ға жақсартты.

III. «Тасты алтынға айналдырудан» «Жұлдыздар мен теңізге» дейін, базальттың жаңа материалдары аэроғарыштық революцияны басқарды

Қытайдың мың тонналық микрон өлшемді ультра жұқа базальт талшықтарын жаппай өндіру технологиясындағы серпілісі менің елімнің әлемдік жоғары өнімді талшық саласында «ізбасарлықтан» «көшбасшылыққа» өтуін ғана емес, сонымен қатар ғарышты терең зерттеу, ай базасын салу және келесі буын ғарыш кемелерін қорғау үшін таптырмас іргелі қолдау көрсетеді. Жердің тереңінен бастау алып, өте жоғары температурада соғылған бұл «жасыл тас» аэроғарыш өндірісінің құны мен тиімділігі логикасын өзінің ерекше қасиеттерімен қайта жазуда: болаттан берік, алюминийден жеңіл және температураның күрт өзгеруіне төзімді.