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2021-12-08
訂單總量超12GW！西門子歌美颯2024年起交付14-15MW風機
西門子歌美颯近日發布了葉輪直徑長達236米的最新型SG 14-236 DD海上風機。憑借該機型，西門子歌美颯已成為英國3.6 GW Norfolk項目的首選風機供應商，該項目是全球最大的海上風電場之一。西門子歌美颯海上風電全球產品組合管理負責人Martin Gerhardt表示，將從2024年開始交付14-15MW的海上風機，這是西門子歌美颯基于成熟的直驅型海上風力發電技術推出的第六代海上風機。截止目前，第六代風機的在手訂單總量已超過12GW。為此，公司將加速產能建設，并提升供應鏈效率，以應對即將來臨的大規模海上風機安裝。“我們是在對SG 14-222 DD海上風機的零部件進行測試的過程中，發現并驗證將葉片從108米增至115米的可行性，該方案無需對機艙和輪轂做大的調整。這對我們的客戶是很有吸引力的。” Martin表示。SG 14-236 DD海上風機的掃風面積達到43500平方米，年發電量比SG 14-222 DD增加5%。該風機通過功率提升功能可以進一步將最大出力提升到15MW。Martin補充道：“西門子歌美颯專注于自身的海上風機產品開發，十年來我們圍繞直驅型海上風力發電技術平臺采取漸進式的技術提升，能夠更有效地化解海上風電發展的風險，以保證客戶的收益?！蹦壳?，SG 14-222 DD樣機已經在丹麥國家大型風力發電機組測試場?sterild完成吊裝，并將于今年年底前完成最終的調試并投運。這一階段性成就將有助于西門子歌美颯在2022年完成SG 14-236 DD樣機的吊裝。此外，今年9月西門子歌美颯宣布全球首款可回收再利用的海上風機葉片已經在丹麥完成生產。這一葉片循環利用專利技術也適用于SG 14-236 DD風機葉片，可供客戶選擇。西門子歌美颯的直驅型海上風機技術平臺自2011年推出以來，已經見證了超過1400臺海上風機的安裝。截至2021年9月，西門子歌美颯在全球的海上風機裝機量超過18.7 GW，排名全球第一。 來源：西門子歌美颯
2021-09-26
GWEC《2021全球海上風電報告》發布！
 全球風能理事會（GWEC）近日發布的《2021全球海上風電報告》中指出，在過去一年中，全球海上風電裝機保持穩定增長勢頭，但各國政府需要更積極地推進海上風電發展以幫助實現碳減排目標并避免氣候變化最差情境的出現。       2020年全球海上風電新增裝機6.1 GW，比2019年的6.24 GW略有降低，但GWEC預計2021年將是全球海上風電裝機創紀錄的一年。       中國在2020年實現了3 GW以上的海上風電新增并網，連續第三年成為全球最大的海上風電市場。歐洲市場保持穩定增長，荷蘭以近1.5 GW的新增裝機排在全球第二位，比利時位列第三（706 MW）。       報告預計，在現有風電政策的情況下，未來十年全球將新增海上風電裝機235 GW，這一增量相當于現有海上風電裝機的七倍。相比于去年報告，本次預測上調了15%。       截至2020年底，全球海上風電總裝機量為35 GW，每年可以實現二氧化碳減排6,250萬噸，相當于在道路上減少了2,000萬輛汽車，同時海上風電產業也在全球創造了70萬個就業機會。       根據國際能源署（IEA）及國際可再生能源署（IRENA）的最新報告，如果希望把地球溫度上升控制在1.5℃以內，全球海上風電裝機需要在2050年達到2,000 GW，而現在的裝機量還不到這一目標的2%，2030年的預測裝機量也只是這一目標的13%。       《2021全球海上風電報告》強調，為實現零碳目標，各國政府需要改善海上風電發展的政策環境，簡化規劃審批流程，創造良好的市場環境，并加強對電網等基礎設施的投入。       GWEC的這份《2021全球海上風電報告》包含最新的市場數據，展望了2030年全球海上風電市場態勢，并對海上風電產業及區域市場的情況做了介紹。報告主題包括：海上風電助力零碳目標實現、2020年市場分析、2030年市場展望、扶持政策、審批與核準、海上風電并網、金融投資、就業及培訓、新興市場、漂浮式海上風電、海上風電技術趨勢、Power-to-X及制氫等。 
2021-09-22
全球海上風電，中國再次領跑！
近日，全球風能理事會發布報告指出，盡管去年受新冠肺炎疫情影響，全球海上風電新增裝機容量增速有所減緩，但預計今年內，全球海上風電新增裝機容量將在去年基礎上增長一倍以上，有望創下歷史最高紀錄。       其中，中國海上風電裝機增速尤為引人矚目，去年以年增300萬千瓦的速度連續第三年成為全球最大的海上風電市場。       一、中國又一次領跑       在今年9月剛剛發布的《2021全球海上風電報告》（下稱“報告”）中，全球風能理事會稱，2020年，中國海上風電新增裝機并網容量達到了300萬千瓦，占去年全球海上風電新增裝機總量的49%。全球風能理事會預測，今年內，中國海上風電裝機總量很可能將超過英國，成為全球海上風電裝機容量最大的國家。       報告數據顯示，2020年，荷蘭是全球海上風電新增裝機排名第二的國家，去年海上風電新增裝機近150萬千瓦；排名第三的是比利時，新增裝機70.6萬千瓦。從區域來看，2020年歐洲市場保持穩定增長，而北美地區裝機增長相對較慢，總計僅有4.2萬千瓦海上風電并網。全球風能理事會預計，北美海上風電市場規模將在2023年后快速擴張。       從全球范圍來看，2020年全球海上風電新增裝機容量為610萬千瓦，略低于2019年的624萬千瓦，年度新增裝機容量創歷史上第二高。而今年，全球海上風電新增并網容量將有望超過1200萬千瓦，中國仍將是貢獻最多增量的國家。全球風能理事會預測，由于業界普遍認為海上風電電價補貼明年后將取消，今年中國海上風電將進入“搶裝期”，新增裝機有望超過750萬千瓦。       全球風能理事會的數據顯示，在過去的10年里，全球海上風電市場的年增速約為22%，截至2020年底，全球海上風電總裝機量為3500萬千瓦，其中，歐洲裝機容量占比達70%。與此同時，亞洲海上風電裝機在去年底迎來了“里程碑”式突破，總量超過1000萬千瓦。       二、降本壓力推動風機創新       全球風能理事會首席執行官Ben Backwell表示，全球海上風電產業未來將維持高速增長，并將繼續“降低價格、突破風機高度和海洋深度”，同時也將帶來較高的社會經濟效益。       不過，報告也指出，海上風電產業目前仍面臨較大的成本壓力，新一代海上風機技術成為行業降本的關鍵。其中，大兆瓦機組是當前行業內普遍認可的降本利器。全球風能理事會分析指出，大兆瓦機組將利用更大葉片、更高塔筒提高風機單機功率，大規模應用大兆瓦機組還將有助于減少基座、海底電纜等基礎設施建設的投資，從整體上降低海上風電度電成本。       全球風能理事會在報告中指出，1991年，全球首座海上風電機組的裝機容量僅為450千瓦，時至今日，海上風機單機容量已大幅提升，西門子歌美颯、維斯塔斯等國際風機制造商已陸續推出了15兆瓦的海上風機機型。今年8月，中國整機商明陽智能更是推出了16兆瓦海上風機，創下當下全球海上風機單機容量之最。       值得注意的是，報告指出，除大容量機組外，另一值得關注的海上風機創新技術是直驅中速傳動風電機組，這一技術在10兆瓦及以上的大兆瓦風機中有較大的應用前景。       全球風能理事會海上風電專家Henrik Stiesdal預測，下一代海上風機單機容量有望達到20兆瓦，轉子直徑或將達到275米。同時，報告預測，單機容量為17兆瓦、轉子直徑超過250米的海上風電場有望在2035年前后正式投入使用，一旦達成，海上風電的成本將進一步下降。       然而，Henrik Stiesdal也指出，海上風機技術目前仍面臨著發展瓶頸，現存海上風電供應鏈以及基礎設施不足、原材料短缺、物流運輸存在短板等因素都可能限制海上風機技術的發展。       三、現有規劃難以滿足降碳需求       據報告預測，在各國現有的海上風電政策框架下，未來10年，全球將新增海上風電裝機2.35億千瓦，相當于在現有規模上翻七倍以上。與去年該機構發布的報告相比，本次預測將未來十年的裝機預期上調了15%。       雖然海上風電裝機規模增速可觀，但報告同時指出，目前這一增速尚難以滿足既定的氣候目標。       根據國際能源署及國際可再生能源署發布的最新測算，如果要達到將地球溫升控制在1.5℃以內的目標，全球海上風電裝機需要在2050年達到20億千瓦，但根據全球風能理事會的估算，現在全球裝機量還不到這一目標的2%，即使到2030年，全球海上風電預測裝機量也只能達到這一目標的13%。       為此，全球風能理事會呼吁，盡管過去一年中，全球海上風電裝機保持穩定增長勢頭，但各國仍需要更積極地推進海上風電發展以幫助實現碳減排目標。       西門子歌美颯可再生能源海上業務部門首席執行官Marc Becker建議，不論是成熟還是新興的海上風電市場，需要更加明晰的海上風電產業政策指導和監管框架，各國政府應與業界合作，降低海上風電項目的建設周期，同時成熟市場應該更多分享實踐經驗和教訓，幫助新興市場建立一個合理且最優的海上風電市場機制。       該報告同時強調，為實現零碳目標，各國政府需要改善海上風電產業發展的政策環境，簡化規劃審批流程，創造良好的市場環境，并加強對電網等相關基礎設施的投入。 
2021-09-02
老舊風電場“以大代小”改造提速 葉片回收循環利用迎機遇
寧夏近日發布老舊風電場“以大代小”更新試點通知，提出按照“以大代小”等基本原則開展老舊風電場更新試點工作，提出研究建立老舊風電場回收再利用機制，探索葉片等特殊廢棄材料循環利用。通知提出具體目標，到2025年力爭實現老舊風電場更新+增容規模合計400萬千瓦以上，占寧夏全區當前風電裝機的近29%。隨著寧夏試點啟動，業內預期國家能源局牽頭制定的《風電機組更新、技改、退役管理試行辦法》即將出臺，風電葉片回收再利用等行業將隨著老舊風機大規模退役迎來爆發式增長。         據測算，一座5萬千瓦的老風電場更新后可獲得原有2-3倍容量，4-5倍的發電量，因此業內將老舊風場“以大換小”更新視為中國風電發展史上又一里程碑。老舊風機的回收再利用則成為更新順利推進的核心，尤其是最難處理的纖維增強復合材料制成的風電葉片，填埋無法自然降解并污染土壤，焚燒產生大量有毒有害氣體和飛灰。據估算，2018年國內退役葉片約3400噸，到2029年將達72萬噸，增長超過210倍。風電葉片的綠色循環利用勢在必行，相關公司將迎來重大發展機遇。
2021-08-11
廣東十四五將大力發展航空低成本復合材料產業
 8月9日，廣東省印發《廣東省制造業高質量發展十四五規劃》?！兑巹潯贩Q，廣東將推動航空發動機及高溫合金材料、航空低成本復合材料、高溫涂層材料、防腐蝕、潤滑材料及產業化。廣州、深圳、珠海將成為廣東推動航空航天產業鏈各環節協同發展的重要城市。       《規劃》提及，航空裝備、衛星及應用等高端裝備制造業僵尸廣東十四五期間的重點發展產業。廣東將支持水陸兩用飛機、高端公務機、無人機等研發制造。       其中，廣州、深圳、珠海將建立航空產業創新平臺，珠海將或支持建設珠海航空產業園建設，推動水陸兩用飛機批量生產，加快航空發動機維修項目，航空試飛設施建設。       在先進金屬材料領域，廣東將依托深汕特別合作區發展航空高溫合金材料。高端精細化學品和化工新材料方面，廣東也提及將在汕尾、清遠加快發展玻璃鋼材料、航空材料等產品。       廣州南沙也正在布局千億級的航天航空產業，未來將是內地航天「第三極」、商業航天「第一極」。目前中科空天飛行科技產業化基地正在南沙建設中，這里將成為集研制、生產、實驗、總裝及測試于一體的固體火箭生產基地，建成后將成為內地首個全產業鏈商業航天產業基地。
2021-06-22
發改委：對新核準陸上風電項目中央財政不再補貼
國家發展改革委6月11日稱，2021年起，對新核準陸上風電項目中央財政不再補貼，實行平價上網；2021年新建項目上網電價，按當地燃煤發電基準價執行；新建項目可自愿通過參與市場化交易形成上網電價，以更好體現光伏發電、風電的綠色電力價值。2021年8月1日起執行。       近年來，我國新能源產業持續發展。截至2020年底，風電、光伏發電裝機達到約5.3億千瓦，是10年前的18倍。國家發展改革委有關負責人說，隨著產業技術進步、效率提升，近年來新建光伏發電、風電項目成本不斷下降，當前已經具備平價上網條件，行業對平價上網也形成高度共識。此次調整釋放出清晰強烈的價格信號，有利于調動各方面投資積極性，推動風電、光伏發電產業加快發展，促進以新能源為主體的新型電力系統建設，助力實現碳達峰、碳中和目標。       據測算，在執行各地燃煤發電基準價的情況下，2021年新建光伏、陸上風電項目全生命周期全國平均收益率均處于較好水平，資源條件好的省份的新建項目、技術和效率領先的新建項目能夠實現更好的收益。       此次調整還明確，2021年起，新核準（備案）海上風電項目、光熱發電項目上網電價由當地省級價格主管部門制定，具備條件的可通過競爭性配置方式形成，上網電價高于當地燃煤發電基準價的，基準價以內的部分由電網企業結算。鼓勵各地出臺針對性扶持政策，支持光伏發電、陸上風電、海上風電、光熱發電等新能源產業持續健康發展。    負責人表示，這有利于各地結合當地資源條件、發展規劃、支持政策等，合理制定新建海上風電、光熱發電項目上網電價政策。文章來源：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-12-10942.htm
2021-05-25
生物復合材料更多應用于飛機設計
輕質和高強的先進材料在低能耗、高性能飛機制造過程中一直發揮著關鍵作用。隨著技術的進步，以及人類不斷呼吁關注氣候和可持續發展問題，在航空全產業鏈執行“脫碳”策略已經成為行業共識。近年來，從自然界生物中獲得的原材料，以及由此制成的生物復合材料，為飛機設計師和材料工程師提供了改善未來飛行器氣動性能和環境性能的新選擇。 　　50年前，超過70％的飛機都是由一種材料制成的，即鋁。大到機身和機體結構部件，小到發動機的主要零件，隨處可見鋁合金的身影。鋁合金重量輕、成本低廉的特點，使其在航空工業中擁有了廣泛應用基礎。從那時起，一代又一代金屬材料（鈦、鋼、新型鋁合金、高溫合金），先進復合材料（碳纖維、玻璃纖維、聚合物樹脂）以及其他尖端新材料的不斷涌現和應用，持續改善飛機結構設計和燃油效率。近年來，隨著工程師致力于進一步釋放未來飛機的潛力，新興的一類高性能材料——生物復合材料正在為進一步改善飛行性能和環境性能提供更多可能。 　　近日，空客公司官網刊文，對目前應用較多、未來應用前景較好的生物復合材料進行了介紹。   　　生物復合材料：輕質且可回收 　　正如目前廣泛應用于飛機制造的復合材料一樣，生物復合材料也是由基體（樹脂）和增強體（纖維）構成，不過所有的基體和增強體都來自自然生物，或由自然界中的生物質轉化制造而成。由于具有眾多的優勢——輕質、靈活、經濟、高效且可回收的特點，生物復合材料目前得到了越來越多的應用。 　　生物復合材料的原材料來自可再生資源：如生物質、植物、農作物、微生物、動物、礦物質甚至是生物廢料等。這些原材料需要通過物理、化學手段轉化為生物復合材料。生物復合材料可以單獨使用，也可以與傳統材料（如碳纖維、玻璃纖維等）互補使用。 　　常見的生物復合材料可由以下一種或幾種組成： 　　天然纖維：可從動物、植物或礦物質中獲得的纖維，不過不需要碳化過程（即將有機物質轉化為碳或含碳殘留物的過程）。 　　生物質碳纖維：生物質（如藻類、纖維素、木質素）主要用于生產原料以及進一步轉化為纖維和樹脂的原材料。 　　生物樹脂：樹脂是高粘性物質，可以轉化為聚合物。生物樹脂來自生物體，主要來源包括植物油、生物質或生物廢物等。 　　在航空航天工業中，生物復合材料可用于以下領域： 　　客艙和貨艙：客艙和貨艙內零部件需要符合可燃性、煙密度和毒性以及散熱性等相關要求。 　　一級和二級結構：這些部位涉及較高的結構載荷，因此需要改善機械性能和疲勞性能。 　　輔料：主要應用于飛機非主承力結構來實現輔助性功能的材料，或在工廠中生產復合材料部件所需的輔助材料。 　　生物復合材料中常用的原材料 　　甘蔗廢料也稱為“蔗渣”，由甘蔗莖中提取汁液后獲得，是一種干燥紙漿狀材料。由于甘蔗是太陽能的“高效轉換器”，因此能夠產生大量的生物質。 　　甘蔗廢料是纖維素纖維的重要優質來源，可用作生物復合材料的“填充劑”，也可通過化學轉化或生物精煉的方式獲得生物基呋喃樹脂。呋喃生物基聚合物與恰當的天然纖維或回收的纖維（例如，回收得到碳纖維等）結合使用，可應用到飛機內飾結構中。 　　無論是微觀物種還是大型海藻，水藻類都是簡單的光合作用生物，能夠結合大氣中的二氧化鐵并將其轉移為生物質。 　　就像其他生物質一樣，水藻可作為碳原料，主要用于生產目前在傳統復合材料中應用碳纖維的前驅體或樹脂的單體。利用這種方式獲得的生物復合材料可以提供與當前應用在飛機上的現有復合材料相同的機械性能。 　　玄武巖纖維是以天然玄武巖拉制的連續纖維，是玄武巖石料在1450~1500℃熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續纖維。天然玄武巖屬于基性火山巖，主要存在于地球洋殼和月球月海中，也是地球陸殼和月球月陸的重要組成物質。玄武巖纖維無害，具有出色的抗沖擊性和耐火性，其機械性能與玻璃纖維相似，但由于其組分并不復雜，因此具有制造工藝更簡單的優點。 　　這種直接從自然玄武巖中制造的纖維可在多領域取得不同的應用效果。其中包括可穩定登月站3D打印結構，產生隔熱效果，改善過濾系統，同時也可為宇航服提供編織材料。 　　竹是一種輕質、可快速生長且具有高彈性的生物，同時也是一種天然復合材料，主要由嵌入木質素基質中的纖維素纖維組成。 　　天然竹纖維與生物基體或傳統樹脂基體相結合可以帶來許多好處，例如，減少環境影響和改善機械性能等。
2021-03-15
GE新工廠落地英國 專門生產107米海上風電葉片
  GE Renewable Energy公司（后簡稱GE）于3月10日宣布，計劃在英格蘭東北部提賽德（Teesside）城郊工業區（英格蘭提斯河下游河谷和入河口附近）開設新的葉片制造工廠，該地區最近被指定為英國最新的8大自由港之一。該工廠計劃由LM Wind Power主導建立并運營，未來將專門生產其107米長的海上風力發電機葉片，這是GE Haliade-X的關鍵部件。有關新工廠的建設和融資條款正處于相關各方進行談判的高級階段。      GE預計新工廠將于2023年投產，將為該地區創造多達750個直接就業崗位和1500個間接就業崗位。新廠的建立將有力支持英國政府發展就業、基礎設施和供應鏈的計劃，以實現其到2030年將海上風電裝機容量提升至40GW并成為綠色能源全球領導者的目標。Teesside廠區規劃圖       GE指出，這是與英國政府、提斯谷工業區區長，提斯區工會及提賽德市政當局等關鍵利益相關者建立牢固合作關系的結果。      “GE海上風電項目的落地，將幫助提賽德自由港進一步推動綠色工業革命。” 3月初英國首相鮑里斯·約翰遜在到訪時表示。       英國可再生能源協會（Renewable UK）首席執行官Hugh McNeal補充說：“GE新葉片制造廠將把提賽德從以前的鋼鐵廠改造成高科技清潔能源工廠，在英國供應鏈中創造成千上萬的高技能崗位，標志著下一代海上風電制造的開始?！?nbsp;      據報道，位于約克郡東海岸125至290公里之間的Dogger Bank海上風電場將直接受益于這家新工廠生產的葉片。 GE表示，該風場三期項目建成后的總裝機容量將達到3.6GW，足以為英國的600萬戶家庭供電，到2026年建成時，它將成為世界上最大的海上風力發電場。LM Wind Power的107米風葉抵達英國Blythe進行測試       Dogger Bank風電場項目總監Steve Wilson表示：“零我們感到非常自豪的是，Dogger Bank風電場是GE新葉片制造廠的錨定項目，也是GE在提賽德這項重要投資的催化劑，它利用了當地的技能和專業知識，并為英國的海上風電行業帶來了長期利益?！?/div>
2021-02-01
三菱重工與維斯塔斯的新合資公司MHI Vestas Japan開始運營
自2021年2月1日起，三菱重工日本有限公司（MHI）與丹麥維斯塔斯風力系統公司（Vestas）新成立的合資公司——三菱重工維斯塔斯日本公司（MHI Vestas Japan Co.，Ltd.）開始運營，以加強兩家合作伙伴在可再生能源，主要是風力渦輪機領域的市場影響力。新公司將負責在日本進行陸上和海上風力渦輪機的營銷。三菱重工維斯塔斯日本公司的總部位于東京中部千代田區。 三菱重工維斯塔斯海上風電公司（MHI Vestas Offshore Wind）的前亞太地區經理Masato Yamada將擔任新公司首席執行官；丹麥維斯塔斯風力系統公司總裁兼首席執行官Henrik Andersen和三菱重工能源事業部總裁兼首席執行官Kentaro Hosomi將任職新公司董事，新合資企業的持股比例為三菱重工（MHI）70％，維斯塔斯（Vestas）30％。隨著三菱重工維斯塔斯日本公司的成立，三菱重工和維斯塔斯公司希望進一步利用三菱重工維斯塔斯海上風電公司的所建立的技術和經驗。新合資公司除了幫助擴大陸上和海上風力發電的用途外，還將整合合作雙方的卓越技術能力和豐富經驗，從而加快全球脫碳計劃的步伐。
2021-01-22
我國首個3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機誕生
1月22日，我國首個3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機在航天科技集團一院（火箭院）誕生。該貯箱主要應用在液氧環境下，相比金屬貯箱可減重30%，強度更高，能夠大幅提高火箭的結構效率和運載能力，是一種新型輕質貯箱。復合材料貯箱原理樣機的誕生，標志著我國打破國外壟斷，成為全球少數幾個具備復合材料貯箱設計制造能力的國家。3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機突破十大關鍵技術該項目是由火箭院總體設計部抓總，航天材料及工藝研究所與國內多個高校共同參與的典型“產、學、研”聯合攻關項目，研究團隊歷時兩年多，攻克了十大關鍵技術。復合材料液氧貯箱結構設計技術低溫復合材料細觀損傷力學分析技術多尺度復合材料滲漏抑制技術低溫液氧相容樹脂體系制備技術分瓣式可拆卸復合材料工裝設計制造技術復合材料工裝精確裝配技術高精度自動鋪放技術超薄預浸料制備技術復合材料法蘭密封技術復合材料可靠粘接密封技術用于拆裝復合材料組合式工裝的型架研制人員初體驗總體設計部貯箱組組長劉德博：“研制中要攻克從材料體系到設計制造一系列難題，許多技術都屬于國內首次嘗試?！笨傮w設計部貯箱設計師張健：“制造工藝對復合材料性能影響較大，將該材料用于密封要求極高的推進劑貯箱，特別是超低溫介質貯箱是一項艱巨挑戰。”航天材料及工藝研究所工藝師張建寶：“箱體制造流程、工裝的制備、箱體成形、工裝拆除、密封檢測等均充滿巨大挑戰，經過十幾輪工藝及方案迭代才實現了樣機的成功制備?！毕啾扔诮饘儋A箱減重30%貯箱作為火箭結構重量占比最大的部段，其減重對火箭運載能力的提升具有重大意義。材料小知識復合材料的密度為1.7g/cm3左右，鋁合金密度為2.8g/cm3，鋁鋰合金密度為2.7g/cm3，復合材料的比強度是鋁合金的8倍，是鋁鋰合金的6倍。在航天領域，我國現役火箭的部分部段就大量采用復合材料，減輕了結構重量。復合材料與當前火箭貯箱結構采用的金屬材料相比，具有密度更小、比強度更高、抗疲勞強度更好等優勢。相比于金屬貯箱，復合材料貯箱可以減重30%左右，可大幅降低結構重量，提升火箭運載能力。因此，發展復合材料貯箱是實現火箭減重目的的關鍵技術之一，也是國際航天大國爭相探索的新領域。3.35米直徑復合材料貯箱原理樣機的成功研制，標志著我國掌握了從復合材料貯箱結構設計、材料制備到成形制造的全鏈路技術流程，成為全球少數幾個具備復合材料貯箱設計制造能力的國家。綜合成本降低25%火箭運載能力越大，進入空間能力相對也會大幅提高，為中國航天開拓更大的舞臺。貯箱結構重量占箭體結構總重的50%以上，因此，貯箱輕量化是提高火箭運載效率的重要途徑之一。與應用于液氫液氧環境下的金屬貯箱相比，復合材料貯箱主要應用在特定的液氧環境下，可以用在火箭末級。據資料顯示，火箭末級貯箱每減重1公斤，意味著運載能力提升1公斤。而且復合材料貯箱具有生產工序少、周期短等優勢。從國外的研究成果來看，相比于金屬貯箱，采用復合材料貯箱可降低火箭綜合成本25%。未來，復合材料貯箱在火箭末級推廣應用，將能大幅提升火箭的運載能力，對探索降低火箭成本具有深遠影響。復合材料貯箱自動鋪放工藝原理樣機的成功研制只是我國復合材料貯箱技術發展邁出的一小步，只是其中的一個里程碑?？傮w設計部結構室副主任吳會強介紹，后續研制團隊還將對3.35米復合材料貯箱原理樣機開展一系列的考核試驗和評價，進一步開展關鍵技術攻關，提升復合材料貯箱的技術成熟度，推進復合材料貯箱在火箭上的應用，真正發揮復合材料貯箱在輕質高強方面的重大優勢，實現未來火箭結構大幅減重和運載能力的提升，增強我國深空探測的能力和水平。 
2020-06-15
感應焊接技術創新讓熱塑性復材飛機更近一步
法國焊接學院（IS）集團在焊接金屬方面擁有100多年的經驗，目前正成為焊接熱塑性復合材料的領導者。IS集團開發了“動態感應焊接”工藝，在空客旗下STELIA航宇的航空熱塑性復合材料演示項目中，被用于連接碳纖維/聚醚酮酮（PEKK） 單向帶桁條和機身蒙皮。盡管這項工藝很成功，但是由于在界面處沒有感受器，因此在粘結桁條的半徑性能和壁板全局加熱方面存在局限。感受器是置于熱塑性復合材料焊接接頭的兩個被粘結物之間的材料，該材料被焊接頭中的感應線圈加熱。感受器可以是電阻加熱的導電體，也可以是磁滯加熱的磁性體， 在焊接界面熔化基體，同時將基體壓在一起以形成具有很高強度的熔接接頭。用于感應焊接熱塑性復合材料的感受器最初是一種金屬篩網或網格，有時浸有聚合物。 IS集團與熱塑性材料供應商阿科瑪建立了合作伙伴關系，共同開發并獲得了專利技術，稱為焊接創新解決方案。焊接創新解決方案的基礎焊接創新解決方案的基礎是使用感受器來加熱焊接界面，但這是與焊接頭相連的可移動感受器。感受器使工藝能夠完美地定位焊縫的加熱區域，而帶有感受器的焊頭是移動的，因此界面中沒有殘留物，不會干擾焊接結構的性能。在感應焊接的早期迭代中，金屬網格感受器保留在焊縫中，但這并不是想要的結果。由于普通的航空航天層壓板中的碳纖維是導電的，最新的技術已經能夠消除感受器，這也使得能夠使用碳纖維材料作為感受器。焊接創新解決方案的另一特點是在焊接界面處使用純熱塑性基體或低纖維量的鋪層，以增加樹脂流動性?？梢哉{節該界面層的熔融溫度和粘度，并且還可以進行功能化，提供導電性或隔離性，以防止電腐蝕，例如碳纖維與鋁或鋼之間的電腐蝕。焊接創新解決方案的成果該解決方案的接頭系數為80％~90％。接頭系數與焊接強度相對應，用于金屬、塑料和復合材料。在對使用該解決方案將焊接在一起的兩個預固化板進行的單搭剪切試驗中，獲得了未經焊接、熱壓罐固化的參考板的80％~90％的性能。這些試驗使用了由赫氏Hextow AS7碳纖維和阿科瑪Kepstan 7002 PEKK制造的單向帶。焊接創新解決方案可用于焊接任何種類的基體：PE、PA、PEKK、PEEK以及碳、玻璃或芳綸纖維增強的熱塑性復合材料。而且，還可以焊接具有銅網格的組件以防雷擊，這是航空結構制造的關鍵。焊接創新解決方案的設計是完全自動化的，焊接頭安裝在6軸機械臂機器人上。焊接溫度控制金屬網格感受器在受到磁場作用時的一個普遍問題是所焊接零件的溫度分布不均勻。該解決方案通過使用感受器來熔化焊接界面來控制這一點，使用激光高溫計感知溫度，該高溫計實際上是從側面測量感受器邊緣的。因此，可以知道界面處的確切溫度。還使用冷卻方法來幫助控制溫度，并確保整個焊接過程中熱塑性材料能夠充分結晶。桁條蒙皮焊接試驗 空客旗下STELIA是這種感應焊接工藝的首批客戶之一。IS集團和阿科瑪為STELIA進行了一項專門研究，將7層碳/PEKK桁條焊接到14層的蒙皮上，并用銅網格覆蓋以防雷擊。最終目標是焊接長度為30米、具有直線和雙彎曲截面的結構。使用包括Tenax HST45碳纖維和Kepstan 7002 PEKK的194 gsm單向帶制作組件。STELIA規定了一種均質焊縫，其機械性能大于熱壓罐固化的參考材料的85％，而被粘物的熱或力學性能不會退化。STELIA還要求開發一種改變被粘物厚度的魯棒性工藝。IS集團對焊接組件進行了化學和性能試驗。IS集團和阿科瑪能夠滿足STELIA的要求，與熱壓罐固化的參考層壓板相比，達到了大于單搭剪切和層間剪切強度性能的85％。組件層壓板或防雷擊網格中沒有散開或退化。唯一不足的方面是速度，STELIA要求焊接速度大于等于1米/分鐘。目前， 該解決方案的速度為每分鐘0.3米?？梢院附拥幕暮穸确矫妫?可以焊接航空航天結構的典型厚度，并將5毫米厚的零件焊接到5毫米基底上。技術機遇與挑戰IS集團和阿科瑪是焊接創新解決方案技術的共同所有人，并通過可靠的專利組合保護了該技術，該專利組合已經包括五項法國和國際專利申請。焊接創新解決方案可以與任何熱塑性復合材料基體一起使用，IS集團正在通過與歐美公司合作的計劃來演示該技術。對于阿科瑪來說，重點是PEKK， 其與赫氏在2018年結成了戰略聯盟關系，為未來飛機開發碳/熱塑性帶，著重于為客戶提供更低的成本和更快的生產速度。作為合作伙伴關系的一部分，法國將建立一個聯合研發實驗室。這項耗資1350萬歐元、為期48個月的用于自適應結構的高度自動化集成復合材料項目是阿科瑪與赫氏戰略聯盟的延續。項目將優化用于復合零件生產的材料的設計和制造，以期實現具有競爭力的成本。它還將開發一種生產效率更高的復合材料放置/鋪放技術，以及一種帶有在線質量控制的、通過焊接裝配最終零件的新系統。目標應用包括飛行器的主結構，汽車行業的結構零件以及石油和天然氣行業的管道。熱塑性材料提供的可回收性和可持續性優勢對于這些市場也很重要，并將在項目中進行展示和量化。與2017年相比，與動態感應焊接工藝相比，焊接創新解決方案可以提供的好處之一是所需電力減少了50％以上。使用常規感應，需要大功率來加熱表面， 但是在界面處有了感受器的話， 加熱的表面要小得多，所需的能量也要少得多。這也有助于避免桁條半徑振松，如果加熱過多， 會軟化半徑上的材料，并讓此處的纖維移動。但是，仍然存在散熱問題。對于扁平形狀，熱控制非常簡單，但是隨著形狀復雜度的增加，它變得更具挑戰性。目前，主要目標是繼續開發并實現典型尺度的蒙皮上桁條焊接，重點還是將技術引入新的飛行器開發計劃中。
2020-06-04