看似全金屬包裹的導彈會和紡織領域有交集？答案是肯定的，不僅如此，作為導彈配套的關鍵部位的關鍵材料——碳/碳喉襯材料憑借其顯著的材質優(yōu)勢為我國國防、航天事業(yè)的發(fā)展作出了重要貢獻。
碳/碳復合材料工藝技術裝備及應用項目的第一完成人孫晉良院士認為，隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展和國家對型號發(fā)展的需求，碳/碳材料作為直接為國家重點戰(zhàn)略戰(zhàn)術導彈配套的關鍵部位的關鍵材料，它的應用將進一步擴大。與此同時，碳/碳材料可作為機械密封、軸承等耐磨材料，用于高溫和污染等惡劣工況場合。
打破西方技術壁壘
推動喉襯材料發(fā)展
主持人：您研制的碳/碳材料主要應用在哪些領域？請您簡單介紹一下碳/碳復合材料這個項目。
孫晉良：我們項目研制的碳/碳材料主要為我國國防軍工及航天工業(yè)用新一代固體火箭發(fā)動機（SRM）配套，同時還將用于高溫密封和軸承等。碳/碳復合材料以聚丙烯腈預氧化纖維（PANOF）整體氈為預制件，采用化學氣相滲透（CVI）和樹脂浸漬復合工藝制備而成，具有高比強度、耐燒蝕、抗熱震沖擊、抗沖刷、耐高溫、耐磨損等性能等一系列特點。我們對碳/碳材料CVI工藝過程進行了仿真模擬，研究了碳/碳材料CVI工藝過程的影響因素及規(guī)律，優(yōu)化了CVI工藝。該項目完成了專用控制軟件的研發(fā)，在國內(nèi)該領域率先將由PC-PLC二級控制的技術應用于碳化及CVI工藝，實現(xiàn)了CVI工藝和碳化工藝的計算機自動控制。它的工藝先進可靠，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，具有創(chuàng)新性，總體水平達到國際先進。
該項目的研究成果——碳/碳材料為國防軍工及航天工業(yè)用固體火箭發(fā)動機的發(fā)展提供了新型噴管喉襯材料，促進了固體火箭發(fā)動機的發(fā)展，為我國的航天事業(yè)和國防軍工建設作出了重要貢獻，社會效益很大。
主持人：碳/碳復合材料的主要特點有哪些？該項目又有哪些立項背景？
孫晉良：碳/碳復合材料是用碳纖維增強碳基體的一種高技術新材料，它具有優(yōu)異的抗燒蝕性、抗熱震性、高比強度、高比模量及高溫性能穩(wěn)定等一系列特點。
在固體火箭發(fā)動機（SRM）中，噴管喉部的燒蝕狀態(tài)最為惡劣，因此，必須采用具有良好耐燒蝕和抗沖刷性能的噴管喉襯材料來抵御嚴酷的燒蝕環(huán)境。喉襯材料經(jīng)歷了難熔金屬、陶瓷、石墨、纖維增強塑料等一系列材料的進步，滿足了早期各個不同階段SRM發(fā)展的需要。
碳/碳復合材料的崛起，推動了噴管喉襯材料的更新?lián)Q代，美、法、俄等國家花費了巨資進行碳/碳噴管新材料、新工藝及新結構的研究，歐美推出了碳纖維多向編織技術、高壓液相浸漬工藝及CVI工藝，并利用這些方法制得了高密度的3D、4D碳/碳整體式喉襯—入口段和整體式喉襯—擴張段等。目前，碳/碳材料已成為先進SRM廣泛采用的材料。
任慕蘇：碳/碳喉襯是SRM中的關鍵部件，在SRM工作過程中，碳/碳喉襯承受著3000K以上的高溫和含有固體粒子的高速燃氣流的沖刷。在這種嚴酷的燒蝕環(huán)境下，碳/碳喉襯必須能抵御高溫、高壓和固體粒子的沖刷，并保持低的燒蝕率和均勻良好的燒蝕外形。
1976年以前，碳/碳材料作為洲際導彈彈頭端頭帽和SRM噴管喉襯的候選材料，基于碳/碳材料的重要性，美國及其他西方國家的許多研究成果都是嚴格保密。所以，只有通過自主研發(fā)才能滿足我國固體火箭發(fā)動機對喉襯材料的需求。
應用于多種型號SRM
性能已達國際水平
主持人：關于碳/碳材料的研究國內(nèi)外都有許多關注，與當前國內(nèi)外同類技術主要參數(shù)相比，該項目有哪些競爭優(yōu)勢？
孫晉良：由于碳/碳復合材料的預制體結構和致密工藝的不同，其性能可在很寬的范圍內(nèi)變化。根據(jù)實際需要，通過設計結構和控制組分可獲取適宜的性能。其預制體結構是碳/碳復合材料實現(xiàn)性能可設計性的基礎。目前，國外在航天上面級SRM、地地戰(zhàn)略導彈SRM、潛地戰(zhàn)略導彈SRM、先進戰(zhàn)術導彈SRM、運載火箭大型助推器等五個系列的所有SRM中，幾乎全部采用3D、4D碳/碳喉襯材料。
國外碳/碳喉襯材料多為三向或多向碳/碳復合材料，而本項目研制的以整體氈為預制體的碳/碳喉襯材料，國外無同類材料，因此無法比較整體氈碳/碳材料性能。通過我們研制的整體氈碳/碳和三向碳/碳喉襯材料以及國外碳/碳喉襯材料性能對比，我們的三向碳/碳喉襯材料性能已達到同類材料的國際先進水平。
主持人：作為軍用及航天裝備，該項目的經(jīng)濟和社會效益有哪些？
任慕蘇：由于碳/碳復合材料用于國防及航天事業(yè)，其直接經(jīng)濟效益難以估算。國慶60周年閱兵式上展示了碳/碳喉襯配套的導彈。碳/碳復合材料為國防軍工及航天工業(yè)用固體火箭發(fā)動機的發(fā)展提供了新型噴管喉襯材料，促進了固體火箭發(fā)動機的發(fā)展，為我國的航天事業(yè)和國防軍工建設作出了重要貢獻，取得了巨大的社會效益。（中國紡織報）
碳/碳復合材料工藝技術裝備及應用項目的第一完成人孫晉良院士認為，隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展和國家對型號發(fā)展的需求，碳/碳材料作為直接為國家重點戰(zhàn)略戰(zhàn)術導彈配套的關鍵部位的關鍵材料，它的應用將進一步擴大。與此同時，碳/碳材料可作為機械密封、軸承等耐磨材料，用于高溫和污染等惡劣工況場合。
打破西方技術壁壘
推動喉襯材料發(fā)展
主持人：您研制的碳/碳材料主要應用在哪些領域？請您簡單介紹一下碳/碳復合材料這個項目。
孫晉良：我們項目研制的碳/碳材料主要為我國國防軍工及航天工業(yè)用新一代固體火箭發(fā)動機（SRM）配套，同時還將用于高溫密封和軸承等。碳/碳復合材料以聚丙烯腈預氧化纖維（PANOF）整體氈為預制件，采用化學氣相滲透（CVI）和樹脂浸漬復合工藝制備而成，具有高比強度、耐燒蝕、抗熱震沖擊、抗沖刷、耐高溫、耐磨損等性能等一系列特點。我們對碳/碳材料CVI工藝過程進行了仿真模擬，研究了碳/碳材料CVI工藝過程的影響因素及規(guī)律，優(yōu)化了CVI工藝。該項目完成了專用控制軟件的研發(fā)，在國內(nèi)該領域率先將由PC-PLC二級控制的技術應用于碳化及CVI工藝，實現(xiàn)了CVI工藝和碳化工藝的計算機自動控制。它的工藝先進可靠，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，具有創(chuàng)新性，總體水平達到國際先進。
該項目的研究成果——碳/碳材料為國防軍工及航天工業(yè)用固體火箭發(fā)動機的發(fā)展提供了新型噴管喉襯材料，促進了固體火箭發(fā)動機的發(fā)展，為我國的航天事業(yè)和國防軍工建設作出了重要貢獻，社會效益很大。
主持人：碳/碳復合材料的主要特點有哪些？該項目又有哪些立項背景？
孫晉良：碳/碳復合材料是用碳纖維增強碳基體的一種高技術新材料，它具有優(yōu)異的抗燒蝕性、抗熱震性、高比強度、高比模量及高溫性能穩(wěn)定等一系列特點。
在固體火箭發(fā)動機（SRM）中，噴管喉部的燒蝕狀態(tài)最為惡劣，因此，必須采用具有良好耐燒蝕和抗沖刷性能的噴管喉襯材料來抵御嚴酷的燒蝕環(huán)境。喉襯材料經(jīng)歷了難熔金屬、陶瓷、石墨、纖維增強塑料等一系列材料的進步，滿足了早期各個不同階段SRM發(fā)展的需要。
碳/碳復合材料的崛起，推動了噴管喉襯材料的更新?lián)Q代，美、法、俄等國家花費了巨資進行碳/碳噴管新材料、新工藝及新結構的研究，歐美推出了碳纖維多向編織技術、高壓液相浸漬工藝及CVI工藝，并利用這些方法制得了高密度的3D、4D碳/碳整體式喉襯—入口段和整體式喉襯—擴張段等。目前，碳/碳材料已成為先進SRM廣泛采用的材料。
任慕蘇：碳/碳喉襯是SRM中的關鍵部件，在SRM工作過程中，碳/碳喉襯承受著3000K以上的高溫和含有固體粒子的高速燃氣流的沖刷。在這種嚴酷的燒蝕環(huán)境下，碳/碳喉襯必須能抵御高溫、高壓和固體粒子的沖刷，并保持低的燒蝕率和均勻良好的燒蝕外形。
1976年以前，碳/碳材料作為洲際導彈彈頭端頭帽和SRM噴管喉襯的候選材料，基于碳/碳材料的重要性，美國及其他西方國家的許多研究成果都是嚴格保密。所以，只有通過自主研發(fā)才能滿足我國固體火箭發(fā)動機對喉襯材料的需求。
應用于多種型號SRM
性能已達國際水平
主持人：關于碳/碳材料的研究國內(nèi)外都有許多關注，與當前國內(nèi)外同類技術主要參數(shù)相比，該項目有哪些競爭優(yōu)勢？
孫晉良：由于碳/碳復合材料的預制體結構和致密工藝的不同，其性能可在很寬的范圍內(nèi)變化。根據(jù)實際需要，通過設計結構和控制組分可獲取適宜的性能。其預制體結構是碳/碳復合材料實現(xiàn)性能可設計性的基礎。目前，國外在航天上面級SRM、地地戰(zhàn)略導彈SRM、潛地戰(zhàn)略導彈SRM、先進戰(zhàn)術導彈SRM、運載火箭大型助推器等五個系列的所有SRM中，幾乎全部采用3D、4D碳/碳喉襯材料。
國外碳/碳喉襯材料多為三向或多向碳/碳復合材料，而本項目研制的以整體氈為預制體的碳/碳喉襯材料，國外無同類材料，因此無法比較整體氈碳/碳材料性能。通過我們研制的整體氈碳/碳和三向碳/碳喉襯材料以及國外碳/碳喉襯材料性能對比，我們的三向碳/碳喉襯材料性能已達到同類材料的國際先進水平。
主持人：作為軍用及航天裝備，該項目的經(jīng)濟和社會效益有哪些？
任慕蘇：由于碳/碳復合材料用于國防及航天事業(yè)，其直接經(jīng)濟效益難以估算。國慶60周年閱兵式上展示了碳/碳喉襯配套的導彈。碳/碳復合材料為國防軍工及航天工業(yè)用固體火箭發(fā)動機的發(fā)展提供了新型噴管喉襯材料，促進了固體火箭發(fā)動機的發(fā)展，為我國的航天事業(yè)和國防軍工建設作出了重要貢獻，取得了巨大的社會效益。（中國紡織報）
