如何把玻璃纖維織成飛行器電池帆板所需要的附著載體,確實是我們參與“天宮一號”研究以來遇到的最大也是最難的問題。因為飛行器對織物既要求強度高,又要求結(jié)構(gòu)致密、延伸性小,保證其結(jié)構(gòu)和外形在太空中穩(wěn)定不變形,還要求具有自修復能力,即一個部位有斷點絕不能蔓延,影響其他部位。
盡管玻璃纖維已不似玻璃那么易碎,但仍有易脆的特點,要把它織成線、做成織物談何容易。這就好比用玻璃來打毛衣,最適合的技術(shù)偏偏遇到了最頭疼的材料,我們要做的就是化解這對“冤家”之間的矛盾,讓不可能變成可能。
主持人:在完成這個科研項目的過程中,您的團隊遇到了哪些攻關(guān)難題?
陳南梁:可以說,從原材料的研制,到生產(chǎn)技術(shù)工藝的革新,再到機械織造設(shè)備的設(shè)計改造,整個科研攻關(guān)過程幾乎隨處都有我們“第一個吃螃蟹”的故事。
拿原料開發(fā)來說,一般玻璃纖維在強度、延伸度、柔軟度等性能方面都很難達到航空航天用產(chǎn)品材料的要求。我們與南京玻璃纖維研究院聯(lián)手,積極開展研究,最終研制出高強度、低延伸度、高柔軟性的特種玻璃纖維,從源頭上把關(guān),保證了航天織物的高品質(zhì)。
有了特種玻璃纖維,生產(chǎn)工藝和織造設(shè)備也要隨之更新?lián)Q代,于是,我們又自主研究提出了經(jīng)編技術(shù)成圈理論,成功開發(fā)出適用于特種玻璃纖維的特種整經(jīng)工藝,并自己動手設(shè)計制造出我國首臺航天特種玻璃纖維織造用經(jīng)編機。
之所以這樣做,一方面是因為網(wǎng)格不同于實心物體,可以有效幫助電池帆板減輕重量,讓飛行器整體更加輕盈,另一方面“天宮一號”的電池帆板還能透過網(wǎng)格進行正反雙面發(fā)電,發(fā)電量可以比以前提高15%。
主持人:研制成功半剛玻纖網(wǎng)格材料后,您的團隊還有哪些更長遠的目標?
陳南梁: 雖然半剛玻纖網(wǎng)格材料的研究起源于助推“天宮一號”飛天這一具體項目,但在我們心中還有一個更遠大的目標,那就是推動我國經(jīng)編技術(shù)走入高端技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進程。其實,用于“天宮一號”電池帆板的半剛玻纖材料已成功在我們學校的產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程研究中心中試基地實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),雖然現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模還不是特別大,但只要我們堅持研究,今天的成果就意味著明天我國電池帆板材料的變革。
近期,我們課題組正在進行星載天線金屬網(wǎng)的研發(fā),研究成果已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段,相信不遠的將來,30米大直徑經(jīng)編金屬網(wǎng)天線將打破國外技術(shù)壟斷和封鎖,應(yīng)用于我國航空、航天、衛(wèi)星等領(lǐng)域。