让飞行器“轻如鸿毛”又“稳如泰山”

哈尔滨工程大学研究团队研发出新型碳纤维蜂窝结构

字数:630 2025年11月12日 要闻
  本报讯(郭启蒙 记者 王越)近日,哈尔滨工程大学航建学院先进船舶复合材料与结构团队从海洋藤壶结构中找到灵感,研发出一种新型碳纤维蜂窝结构,让材料“轻如鸿毛”的同时,抗剪切能力大幅提高,为航空航天材料的轻量化难题提供了新解法。相关成果已发表在复合材料领域顶级期刊《复合材料科学与技术》。
  飞机翅膀如何在强气流中更抗“剪”?卫星部件怎样在太空极端环境下“瘦身”又“强壮”?
  为解决这一难题,研究团队把目光投向海洋中的藤壶。这种看似不起眼的小生物,将自己牢牢“粘”在礁石或船底上,即便在巨浪冲击下也纹丝不动。藤壶的秘密在于倾斜的侧壁结构能更均匀地分散外力,将剪切力转化为侧壁的拉压力。
  受此启发,团队设计出一种“金字塔蜂窝”结构,将传统蜂窝结构的垂直侧壁改为倾斜侧壁,如同把一个个小金字塔紧密排列。这种设计能让内部的碳纤维方向“按需调整”——当剪切力作用时,倾斜的侧壁同时承受拉力和压力,充分发挥碳纤维“抗拉和抗压强度高”优势,像斜拉桥的钢索一样,通过倾斜角度分散载荷。
  实验证明,新型碳纤维蜂窝结构的“轻而强”特性,在航空航天领域展现出巨大应用潜力。航天器部件卫星的天线反射器、太阳能电池板等,需要在太空中保持高精度形状,新型结构的高热稳定性能将有效抵抗太空温差引起的变形;在飞机结构中,新材料用于机翼蒙皮、机舱地板,减重的同时可提升抗气流剪切能力,降低油耗;在工业化生产中,无需复杂模具,通过调整设计图纸及原材料壁厚(最薄仅0.03毫米),就能灵活调控材料性能,为大规模生产奠定基础。