项目以国家战略需求为牵引，聚焦航天/深海极端环境对高性能壳体的迫切需求，通过碳纤维复合材料壳体的“结构设计-树脂开发-工艺装备”协同攻关，实现极端环境用碳纤维复合材料壳体制备技术突破。项目产品已应用于快舟火箭、潜航器任务段外壳等航天/深海用关键装备，为维护我国太空发展自主权及深海战略主动权提供了核心技术保障，奠定了长期战略安全基础。

 

1为大国重器铸造“韧性之躯”

航天/深海装备是捍卫国家太空发展权、深海控制权的重要支撑，也是我国国家安全的战略基石。在极端服役环境下，不仅要求材料满足高承载、高耐腐、轻质等要求，还须满足耐超高温、高透声等功能。壳体结构是固体火箭和潜航器等装备的核心承力构件，传统航天/深海装备壳体大量采用金属材料，存在重量大、比强度和比模量低、耐腐蚀性差等问题，难以满足新一代航天/深海装备服役的战略需求。欧美等先进国家在航天/深海装备的碳纤维复合材料及技术对我国实施严苛的禁运封锁。因此，突破极端环境用碳纤维复合材料壳体制备技术，实现关键材料自主可控意义重大。

武汉纺织大学孙九霄教授团队自2017年起，深耕高性能复合材料结构设计、制备技术以及产业应用，团队联合湖北三江航天、咸宁海威、百思通等单位承担了多项复合材料研制与工程应用，积累了研究经验，逐步赶上并部分超过了国外先进水平。合作单位之间优势互补、强强联合，为突破国外在航天/深海极端环境用碳纤维复合材料领域的技术封锁，以及我国航天/深海装备等大国重器的研究发展作出了重要贡献。

 

2为国攻坚，破解“材”局

碳纤维复合材料壳体制造存在如下技术瓶颈：

• （1）缠绕-固化精准调控困难导致壳体性能不稳定，密封连接结构承受高压高温时易失效；
• （2）现有树脂体系耐高温及界面相容性差，导致壳体在极端环境下易超高温热解烧蚀、分层、强度降低，引发结构失效；
• （3）大尺寸壳体缠绕成型控制复杂，壳体因芯模形变导致壁厚偏差，壳体质量不稳定，不能满足极端环境的使用要求，易出现严重事故。这些短板严重削弱了航天/深海装备的综合效能与持久运行能力，掣肘了国防装备现代化进程。

项目团队针对航天/深海极端环境用碳纤维复合材料壳体存在缠绕-固化精准调控困难、现有树脂体系耐高温及界面相容性差、大尺寸壳体缠绕成型控制复杂等技术瓶颈，攻克了航天/深海极端环境用碳纤维复合材料壳体关键技术和装备，形成如下技术突破：在结构设计上，开发了精准调控预测方法、无筋多场耦合结构和梯度密封连接技术，实现了碳纤维复合材料壳体在极端环境下高承载、高透声及高耐蚀功能的一体化；在树脂体系上，研制了耐高温长时效环氧与高界面相容乙烯基酯两类高性能树脂，解决了湿法缠绕均相稳定性差与界面相容性差难题，大幅提升了碳纤维复合材料壳体的耐高温高压性能；在工艺装备上，研制了大尺度碳纤维复合材料壳体多丝束同步多级展纱多自由度协同缠绕技术及装备，实现了碳纤维复合材料壳体的高可靠批量化生产。

 

项目实现了碳纤维复合材料壳体制备技术的高精度、高可靠、高效率批量化生产。项目产品已应用于快舟火箭、潜航器任务段外壳等航天/深海用关键装备以及耐压容器等领域，其配套的生产装备升级改造为提高产能奠定了基础，为国防建设等领域提供了技术及产品保障，对推动产业链相关技术进步、产品升级换代具有积极的促进作用。

3联合攻关，自主可控

武汉纺织大学联合湖北三江航天、北玻院、咸宁海威、百思通等多家单位突破了碳纤维复合材料材料壳体生产中的关键技术问题与产品品质问题，相关成果获得应用单位高度认可。项目在实施期间获授权发明专利11件，建立了多条碳纤维复合材料壳体产业化生产线，具备年产3000件碳纤维复合材料壳体的生产能力，累计销售收入9亿元，新增利润7000万元。

在技术创新平台建设方面，项目联合武汉理工大学、湖北三江航天等单位，共同推动湖北省高性能纤维增强复合材料企校联合创新中心、咸宁市新材料产业技术研究院等科研平台的建设，为后续技术迭代和产品升级提供持续支撑。项目成果被中央广播电视总台、湖北日报、北京日报等新闻媒体宣传报道。

项目成果在航天/深海装备领域的拓展应用，为国家航天强国战略与深海安全提供关键技术支撑，对保障国家国防安全、推动高端装备自主可控具有重大战略意义。