美开发最适合火箭喷嘴的“绿色”碳纤维

最近，美国阿拉巴马大学汉茨维尔分校(UAH)的研究人员开发了一种绿色环保的碳纤维制造新方法，用来生产耐烧蚀的火箭喷嘴和隔热罩，该技术已经获得了美国专利。

UAH旋翼机系统工程与仿真中心的副教授、与NASA签约35年了的研究员William Kaukler博士介绍，该工艺绿色环保，所有边角料皆可回收。

Kaukler博士是从美国陆军航空和导弹研究发展工程中心(AMRDEC)获得资助，并在UAH的可靠性与失效分析实验室开展相关研究工作的。

新型碳纤维是通过离子化过程获得的，Kaukler博士称这是首次将该工艺用于碳纤维的生产领域。采用新型碳纤维加工一个固体燃料火箭喷嘴，需要将由碳化的粘胶纤维制成碳纤维织物，并在其上覆盖一层沥青，热处理将沥青转化为固体碳。最终的喷嘴是由碳纤维增强碳而形成的新型复合材料制成的。像航天飞机助推器那样的大型固体火箭发动机将使用35吨碳纤维，而军用火箭喷嘴将采用这种碳纤维与酚醛树脂组成的复合材料制成。

Kaukler博士说，此次开发的碳纤维与通常用来制造航空和汽车部件的碳纤维不同，这是最合适制造火箭喷嘴的碳纤维，是由纤维素纤维演化而来的。而普通的工业用碳纤维是由聚丙烯腈(PAN)制造而成，除了强度高，它的热导率也很高。

而纤维素的热导率是所有纤维中最低的，因此用纤维素制造碳纤维最为合适。低的热导率能够保持推进剂热量，提高推进效率。同时，这种碳纤维能够降低烧蚀速度，避免灾难发生。