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这家年轻的民营科技企业,打造了新型固体火箭发动机的关键材料
2020-03-03 09:40:44 作者:本网整理 来源:新材料在线

2019年4月,我国自主研制的500吨级推力商业航天固体运载火箭地面试车取得圆满成功,标志着我国大推力、高质量比固体运载火箭关键技术取得重要突破。作为当前我国直径最大、推力最大的固体运载火箭,采用多项原创性、引领性技术方案,攻克了新型装药工艺与材料制备等关键技术,平衡了大型固体运载火箭成型制造难度与高性能、高可靠、高安全之间的需求。

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在这个中国最大的商业航天大型固体运载火箭地面试车成功后,航泰科技创新团队的伙伴们激动地拥抱到一起。在项目原创性技术方案实施和材料制备关键技术攻克方面,他们扮演了相当重要的角色。为了项目的持续攻关,团队成员在发射基地一线坚守数月。


这并非是航泰科技第一次参与火箭发动机的材料研制工作。中国首枚民营运载火箭发射升空、快舟固体运载火箭连续发射、某新型号产品亮相阅兵式,近两年在我国航天领域具有重要历史意义的几项标志性成果中,航泰科技都参与其中,其产品和技术都得到充分地验证。


“看着发动机点火喷出的火焰,听着火箭飞越天空的呼啸,很骄傲,我对我们的坚持也有了更深的理解。”航泰科技创始人、董事长廖俊说。


用心做创新之材,打造飞天之“舟”

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2019年12月底的湖北航泰科技有限公司依然繁忙,各部门正在快速运转,航泰科技正开足马力向前进。


航泰科技参与到多个新型号产品开发和国家重要项目中,不知情的人,会以为航泰科技是“国家队”。事实上,航泰科技是一家年轻的民营企业,2016年才成立。


年轻的航泰科技为什么能在航天新材料领域里站稳脚跟,让业界关注呢?据航泰科技两位创始人董事长廖俊和首席科学家黄驰介绍,航泰科技汇聚的创新团队长期从事精细化学品和新材料的研究开发和产业化工作,在有机硅化合物及材料、氟硅改性材料、功能高分子材料、树脂基复合材料、文物及建筑保护材料,以及航空航天用特种材料、器件与装备等有着20多年的研究开发经验。因此,对于航泰科技来说,能快速参与到相关项目的研发并取得成功得益于有着深厚的技术沉淀。


技术总是伴随着创新。创新这个词说起来简单,但要贯穿下去不容易。廖俊强调,航泰科技的发展都是围绕创新而铺开,倡导基于原理的创新,并在原有的技术积累基础上结合应用领域的实际需求来进行再创新和集成创新。


这里重点介绍一下航泰科技一体化成型固体火箭发动机复合材料喷管的创新过程。


作为让火箭获得推力并调节推力大小和方向的部位,火箭发动机喷管是固体火箭发动机工作环境最为极端和恶劣的部位,发动机故障三分之二以上的问题出在喷管上。


传统的固体火箭发动机喷管采用高强度金属材料制成,喷管密度高、消极质量大,强度有限,难以满足大运载能力的需要;之后用采用复合材料喷管替代传统的金属材质喷管,明显减轻火箭发动机的消极质量同时提高其使用性能,但是各组件拼装结构复杂,工艺冗长且可靠性受限。为了解决这些痛点,航泰科技在总体单位指导下,在设计、工艺和材料三个方面都进行了大胆创新。


在关键材料创新上,为了解决原材料“卡脖子”问题,航泰科技自主开发出碳纤维复合材料用特种树脂,从材料角度攻克复合材料喷管高性能和轻质化难题。


在工艺创新上,成功开发了一体化成型及加工工艺,这一先进制造技术的应用,在减轻喷管重量的同时克服了传统的装配式复合材料喷管装配间隙不可控、装配成型工序多、粘接界面不牢靠等缺点,从工艺角度解决可靠性和轻质化难题。

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有了材料和工艺的创新,就可以支撑设计上的大胆创新。通过三大创新研发出的一体化复合材料喷管,就有了轻质化、性能全面提升、安全可靠性高、制造成本低的优势,能满足运载火箭的最新需求,推动固体火箭发动机的升级换代。


“航泰科技目前一体化成型工艺技术,已能完成各分项工序和关键技术的开发,能成熟运用于各种规格复合材料喷管的制造。经过应用验证,可以达到国际先进水平。”廖俊对《大国之材》表示。


短短三年,航泰科技获授权发明专利和新申请的专利已有7项,通过了总体和应用单位产品定型评审达到10多项,为未来的发展打下了坚实基础。


回看航泰科技的这几年,它的成长来自于扎扎实实搞研发和创新。


协同创新生态链模式,共谱融合新篇


在短期内逐步完成了材料研制到成功应用,实现了“从0到1”的进化过程,航泰科技能够发展得如此之快,除了自己的自主创新外,还得益于政策的支持。


由于技术的复杂性和保密性,中国航天产业长期以来由国资背景的机构和企业主导,并没有对民营资本过多开放。


2014年11月,国务院首个支持商业航天发展的政策《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》出台,意见中明确鼓励民间资本进入卫星研制、发射、运营等整个产业链。


2015年军民融合发展更是上升到国家战略层面。在政策的支持下,民营航天在2015年多点开花,形成燎原之势。可以说,航泰科技的进步,是天时地利人和共同作用的结果。


传统意义上,航空航天研制领域具有武器装备生产的资本密集、技术密集、保密要求严、质量要求高等特点,同时作为工业技术最尖端的领域,还存在生产批量小、前沿技术多、产品集成度高、国际合作壁垒高等门槛。正是由于航泰科技厚重的积累具备了这样的竞争优势,使得其可以在这一领域占得一席之地,成为国家队的有力补充。


除了自身的积累,航泰科技形成了一套商业模式,探索在协同创新平台基础上,与总体设计单位、任务需求单位联合设计研制、实验验证和应用推广。


2017年5月,由航天领域总体设计单位、高校、航天制造企业、航泰科技及其他相关企业和创投机构发起的湖北省航天动力与材料技术军民融合协同创新中心正式揭牌。


廖俊介绍,航空航天项目存在投入大、周期长、风险大、门槛高等特性,而通过协同创新生态链模式,各个环节的单位互助合作,多渠道融资,共同承担风险,各个环节的时间也大大缩短。


“好风凭借力,送我上青云。”目前,航泰科技重点发展高性能特种功能材料、制品与器件,已经实现小批量生产,在提高性能和降低成本的同时,生产效率提高了1/3以上,竞争优势明显。


目前,航泰科技的精密制造项目已经建成投产,特种高分子材料和复合材料试制成功,应用于重点项目的产品得到了相关单位的肯定和嘉奖。成为国家高新技术企业,获批湖北省双创战略团队,获得第八届中国创新创业大赛新材料行业总决赛一等奖、“2019创新湖北·国际科技创新创业大赛”第一名等奖项也是最好的佐证。


航泰科技开拓的脚步仍在继续。


2019年10月,湖北航泰科技有限公司商业航天材料项目开工,既包括固体火箭发动机复合材料壳体制造用结构性树脂材料,也包括固体火箭发动机用特种高分子材料,还包括各类航空航天用碳纤维复合材料及制品,廖俊对《大国之材》表示,这些项目全部建成达产后可实现销售收入数亿元。


从军用到民用,开拓更广阔的市场空间


航泰科技找到了适合自己的位置。如今,创新创业团队正在思考未来的方向。

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按照目前的发展规划,航泰科技以商业航天所需的高性能特种功能材料和装备为突破口,重点发展特种功能材料、特种制品和器件、特种设备和装备三大业务板块,以满足航天航空和其他新兴战略产业的需求。比如根据已开发和验证成功的项目经验,结合商业航天市场,拟建设多种规格、年产数百件的一体化成型复合材料喷管生产线。廖俊介绍,预计五年内将达到百亿级的市场规模。


按照航泰科技的计划,结构功能一体化的纤维增强复合材料可以应用到很多的领域里,下一步主要策略是采取升维思考、降维打击、跨维竞争的方式,开拓诸多民用高端市场。

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无论是体育休闲行业的潜水、冲浪,或是汽车领域的发动机罩、传动轴,还是电子信息行业的结构功能性材料,结构功能一体化纤维增强复合材料都能在这些领域大有作为。


民营企业涉足高端材料和装备制造,道路且长。这意味着挑战,也意味着无限的可能,航泰科技正在开拓更多的可能性。


仰望星空,脚踏实地,面对空间广阔的市场,航泰科技正在加快提高自身的竞争力,将挑战和机遇变成自身发展的动力。

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