模仿昆虫翅膀，让火箭部件轻两成

当前，研制低成本火箭已成趋势。而降低火箭成本最有效的途徑，就是降低火箭的结构质量，提高有效运载能力。为了实现这个目的，设计师们各显神通。这不，有的设计师就把目光投向了动物。

经过亿万年的进化，动物的身体拥有许多轻巧而稳固的结构，这对运载火箭以及未来新型航天飞行器的设计，具有重要的借鉴意义。自20世纪中叶，仿生学概念被正式提出以来，各国的学者对仿生结构材料进行了广泛而深入的研究，在仿生产品的开发上，更是投入了大量人力和物力。

譬如，国外在20世纪30年代，就利用铝箔制成六角形铝蜂窝芯。其方法便是仿制蜻蜓后翅膀结构。这种结构材料用在飞机上，能有效减轻飞机重量。

后来，有的学者通过模仿鸟的头骨，设计了轻质高强壳结构，用于对新型飞行器的结构进行减重，取得了良好的实际效果。

还有人发现，巨嘴鸟的喙虽然质量很轻，但具有大的比刚度和比强度。在观测其断面结构后，发现它是一种典型的“三明治结构”，外部由角质层及密闭的纤维网络构成，其角质层具有很高的强度和弹性模量，这对仿生轻质结构设计具有重要的意义。

近年来，国内航空航天类高校也开始在仿生结构的研究上发力。

有的高校开展了甲虫鞘翅生物材料微结构和材料拓扑分布规律的研究，发现甲虫鞘翅是一种“桥墩”状连接的轻质结构，鞘翅各纤维层间呈平行、经纬或螺旋状交织，材料分布具有拓扑分布规律，对新型轻质高强结构的设计具有较强的借鉴意义。

目前，中国运载火箭技术研究院研发中心也在利用3D打印技术和仿生结构技术，开展航天飞行器结构样件的研制工作。通过试验，发现在可承受的载荷相同时，通过模仿甲虫鞘翅设计而成的新型部件，其结构质量比传统结构减轻超过20%，并且制造速度远超传统工艺，加工形状也很自由。

相信在不久的将来，仿生结构技术将正式应用在我国火箭上，为开展低成本商业发射贡献力量。

本文内容来自公众号“中国运载火箭技术研究院”，ID：casc_calt