復合材料廣泛應用于國防裝備和高端工業(yè)裝備關鍵結構部件的輕量化和多功能集成設計。目前,中國的輕質復合材料結構設計與應用日漸成熟。該領域專家、北京理工大學副研究員、博士生導師雷紅帥及其所在團隊,一直在為國產磁懸浮列車提質提速而孜孜鉆研。
雷紅帥及其所在團隊,一直從事輕質多功能材料與結構的力學設計方法、制造技術和性能評價相關研究。為了給國產磁懸浮列車提質提速,研究團隊開展了磁懸浮列車復合材料懸浮架結構研制工作。“傳統(tǒng)的金屬懸浮架結構,構型比較復雜,載荷比較多,集成化程度不是很高。當時主要是想通過碳纖維復合材料的應用,把懸浮架結構的重量和綜合制造成本降下來。”
2016-2019年,雷紅帥所在團隊和中車集團經過幾年努力,研制出了全碳纖維復合材料懸浮架結構,并通過相關試驗考核,成功交付。“在滿足相同的承載條件要求下,使用復合材料可以實現(xiàn)結構的輕量化設計。但是由于懸浮架結構本身的構型比較復雜,由很多個模塊來組成,且有36種服役工況。如何設計與制造全復合材料懸浮架結構,整體上來講,在國際上都是一項非常有挑戰(zhàn)性的工作。”
雷紅帥介紹,目前中國在輕質復合材料應用上已日漸成熟。近十年來,復合材料也逐漸走進了百姓的生活,比如新能源汽車的車身骨架、四門兩蓋,以及滑雪板、漁具、自行車等。他認為,復合材料的使用在多領域都有著巨大的前景。
談及奮斗、談及收獲,這位青年科學家說:“對于一名科研工作者來講,看到自己的科研成果得到認可、得到應用的那一刻,心情是很激動的。比如我們參與了由航天五院總體部牽頭研制的一顆超輕質衛(wèi)星,大家一起投入了幾年的時間,解決了一些新結構設計和新制造技術等相關的問題,去年這顆衛(wèi)星成功發(fā)射入軌,運行狀態(tài)良好,這一刻是我最熱血的時候。”