高性能碳纤维三维纺织复合材料连接裙的研制

　　主要完成单位：天津工业大学

　　固体火箭发动机壳体连接裙是实现固体火箭发动机壳体级间段连接或与其他部件连接的关键承载结构部件，其在整个工作过程中需要承受轴压、弯曲、剪切等负荷作用，这就要求连接裙的制造材料具有较高的结构强度和较小的材料密度，以减轻连接裙的重量、增加固体火箭发动机质量比。

　　目前我国现有定型型号上固体火箭发动机复合材料壳体的连接裙均采用金属材料连接裙，与美国、俄罗斯等国外发达国家已广泛采用复合材料裙相比，金属材料连接裙存在重量大、容器特性系数低、加工装配复杂、制造成本高以及与复合材料壳体连接部位的应力集中等技术问题。

　　主要研究内容：项目先后成功研制了可织造直径为1400mm、三维机织圆桶形预制件的三维机织专用设备，创新性地开发了带端筐的整体复合材料裙预制件的三维机织工艺和变厚度的三维机织工艺，成功开发了超大型三维机织预制件树脂基复合材料RTM复合固化的工艺技术，成功设计制造了碳纤维树脂基三维纺织复合材料整体裙用RTM模具和脱模工装。经实验测试，所研制的两种尺寸碳纤维树脂基三维纺织复合材料整体结构连接裙的力学性能超过了规定的标准；制件表面光洁，无缺陷；经过X射线检查，制件内部无缩孔和疏松、气孔、裂纹等，实现了研制合同中对复合材料裙要求的各项性能指标，并通过了装机考核。同时，项目所研制的三维机织复合材料制件的制作技术，已经成功推广应用到高性能制件上。项目研制的三维机织复合材料的性能达到了国际先进水平。

　　项目价值：三维纺织复合材料连接裙研制成功，为我国固体火箭性能的提高奠定了坚实的技术基础。同时，为研制其他形状的高性能三维整体机织复合材料制件提供了理论依据和技术保障，也进一步拓展了纺织技术在高性能复合材料和航天航空领域中的应用。

千吨规模T300级原丝及碳纤维国产化关键技术与装备

　　主要完成单位：中复神鹰碳纤维有限责任公司、东华大学、连云港鹰游纺机有限责任公司

　　主要研究内容：项目在中复神鹰碳纤维有限公司500吨原丝、220吨T300级碳纤维中试的基础上，结合工业化腈纶生产中积累的控制技术，采用连云港鹰游纺机有限责任公司几十年化纤纺织机械的设计、制造与成套集成技术，建成国内首条具有国际先进水平的2500吨原丝、1000吨碳纤维连续装备。

　　项目重点通过一步法连续大型稳定聚合、离子交换树脂螯合纯化等创新技术，解决了聚合体的质量瓶颈问题；通过凝固浴浓度及温度的精确控制、氨化亲水、浸涌水洗新技术、分配牵伸比例的优化和大型高压饱和蒸汽牵伸和喷丝组件的结构设计等获得了高取向度优质原丝；通过开发具有自主知识产权的专用油剂与可控均质化预氧化工艺和无焦油碳化处理等技术，实现了性能均匀稳定的千吨级T300碳纤维的生产；在关键设备方面，研发了20m3大型聚合釜、高压蒸汽牵伸机、新型叠式外热预氧化炉、超宽幅低温碳化炉与高均匀性高温碳化炉及相应的精密控温系统等，实现了T300级碳纤维生产中的聚合、纺丝与碳化等工艺的精确控制与连续生产。从而形成了具有自主知识产权的PAN基碳纤维工程化核心技术、关键设备和配套系统，建成了年产2500吨原丝、1000吨T300级碳纤维的规模化生产体系，打破了国外的技术垄断与进口限制，实现国产碳纤维的规模化生产，产品质量达到国际通用的T300级产品标准。

　　项目价值：千吨级T300碳纤维的工业化生产，打破了国外的技术与装备封锁，从根本上改变我国碳纤维受制于人的现状，极大地缓解了民用和军用领域对碳纤维的需求。同时将推动我国碳纤维工业的发展和赶超国际先进水平，尤其对高性能碳纤维如T700、T800等的研发具有良好的示范和不可估量的技术支撑作用，另外对提高国内高强纤维产业的国际市场竞争力，推动我国纺织化纤工业加快结构调整、技术进步和产业升级均有促进作用，并进一步推动我国高性能纤维及先进复合材料以及航空、航天、新能源等相关行业的发展，大幅度提高并促进我国相关行业的快速发展，产生一举多得的技术共振效应。