英国国家复合材料中心是布里斯托大学的全资子公司，作为一家非营利性机构，其致力于将科技研究成果转化为产业影响力。在泰雷兹阿莱尼亚航天公司的行业指导下，该机构制造出了这款全复合材料无衬里（V 型）储罐原型，其设计与运载火箭及卫星推进剂储罐的实际应用产品具有代表性，与目前使用的传统金属储罐相比，预计可减重 30%。英国国家复合材料中心通过这一成果，旨在激发英国国内对复合材料储罐制造的关注，以满足未来航天推进领域的需求。该项目充分证明，先进复合材料技术能在未来航天推进工程结构中发挥关键作用。

“太空储罐”(SpaceTank)项目的总体目标是开发基于英国本土的研发工具，这些工具是制造和检测 V 型压力容器的必要条件。进而，该项目将助力英国国家复合材料中心更好地支持英国航天发射器及卫星推进产业的发展。航天产业的成本受发射质量直接影响，减重 1 千克就能为发射器及卫星制造商节省数千英镑成本。英国国家复合材料中心正通过实际成果展示，复合材料可在降低储罐结构重量方面发挥关键作用，从而帮助实现卫星发射成本的降低。

在航天产业中，储罐至关重要，需储存多种依任务需求而定的液体和气体，如氦气、液态氢、液态氧及RP-1火箭推进剂。制造出轻量化、高强度且耐用的储罐，是航天任务取得成功的关键要素。为期一年的 “太空储罐” 项目，重点聚焦于开发一种新型储罐制造方案，以储存常见的推进剂和增压剂。

目前已有部分企业开始探索在航天储罐设计中使用复合材料。英国国家复合材料中心举例提到，美国的维珍轨道公司(Virgin Orbit)和新西兰的火箭实验室(RocketLab)均已研发并测试了复合材料储罐，分别用于其 “发射器一号”(Launcher One)火箭和 “电子”(Electron)火箭，以替代金属储罐。同样，在澳大利亚，奥姆尼储罐公司(Omni Tanker)及其合作伙伴正致力于研发无内涂层的复合材料液态氢储罐，并推动其商业化应用。在欧洲，英国国家复合材料中心还指出，MT 航空航天公司(MT Aerospace)正在研发新型火箭燃料储罐的材料与制造工艺，并开展相关测试。因此，英国国家复合材料中心的 “太空储罐” 项目，正助力英国在该领域占据关键地位。

英国国家复合材料中心研发的 “太空储罐” 原型长 750毫米、直径450毫米，流体储存容量超过96 升。

该 “太空储罐” 的设计与制造采用了 4.0 至 5.5 毫米的标准壁厚，可承受 85 巴(bar)的推进剂压力。其碳纤维复合材料主体仅使用了8千克材料，但与所有工程结构一样，“太空储罐” 在进一步优化减重方面仍有提升空间。通过使用更高强度的碳纤维或增加复合材料壁厚，可提高英国国家复合材料中心 “太空储罐” 的额定压力；反之，对于压力要求较低的应用场景，也可使用更薄、刚度更低的复合材料，实现重量与成本的优化。

在 “太空储罐” 项目实施过程中，英国国家复合材料中心的团队开发了一种将金属流体阀接口集成到可清洗模具中的方法，从而省去了成品储罐所需的二次组装及粘接工序。这些流体阀接口被固定在模具内，能够在制造流程的后期阶段与碳纤维复合材料共粘接成型。

“轻量化燃料储罐及系统将为未来采用‘佩刀’(Sabre)发动机的飞行器提供重要助力。降低部件质量与重量是一项重大挑战，而英国国家复合材料中心创新性的‘太空储罐’项目展示了复合材料推进剂储罐在航天应用中的潜在优势，这让我们倍感振奋。” 英国反应发动机公司首席技术官理查德・瓦尔维尔表示。该公司数十年来一直致力于研发用于空天飞机及其他高超声速飞行器的吸气式火箭发动机。

在碳纤维复合材料主体的制造中，英国国家复合材料中心使用了由SHD复合材料公司提供的、带宽300毫米的MTC510环氧碳纤维预浸料。MTC510 是一款环氧树脂体系，专为 80°C 至 120°C 温度区间固化设计，且通过增韧处理提升了抗损伤能力。

该材料由 Bindatex 公司为 “太空储罐” 制造流程进行预处理 —— 将宽幅预浸料精准分切成窄幅，最终交付了 22000 米、规格为 6.35 毫米的材料，完全符合英国国家复合材料中心在其科里奥利自动铺丝(AFP)制造单元中的使用要求。

分切后的预浸料带通过科里奥利自动铺丝系统的张力丝束缠绕工艺，铺设到可清洗模具上。英国国家复合材料中心的工程师采用获得专利的 Material's Cadwind 丝束缠绕软件，设计了螺旋缠绕与环向缠绕相结合的工艺，共铺设了 24 层材料，形成标准厚度 5.5 毫米的结构。需要说明的是，此处采用的壁厚及缠绕方向 / 角度仅用于原型演示；英国国家复合材料中心可根据特定的压力或载荷需求，通过增加或减少复合材料壁厚、调整缠绕角度及铺层结构，对储罐进行全面优化。

材料铺设完成后，英国国家复合材料中心对 “太空储罐” 进行了缺陷及壁厚偏差检测，随后在 100°C 的热压罐中进行固化处理，固化后再次进行检测。固化完成后，团队采用了超声 C 扫描和热成像两种无损检测(NDT)技术，并对这两种方法的适用性进行了对比分析，以确定其在未来储罐缺陷（如分层、孔隙）检测中的效果。最后，使用加压冷水冲洗掉内部模具芯体，使储罐内部形成中空腔体。

实践证明，无衬里 “太空储罐” 的模具工艺颇具难度。为此，英国国家复合材料中心与航空咨询公司合作，利用该公司的 Aqua 水溶性芯材开发了一种浇铸工艺。最终制成的模具包含一个标准壁厚 30 毫米的中央凸芯，该凸芯分为两部分浇铸后再粘接成型；模具还配备了 3 个可清洗的内部加强环，其设计与制造旨在承受自动复合材料铺层过程中产生的扭转载荷，以及热压罐固化过程中施加的压力。

“复合材料储罐对我们而言意义重大，因为它们能够大幅降低未来卫星系统的成本与重量。在英国国家复合材料中心的助力下，我们系统的性能得以提升，从而能为依赖我们服务的各国政府、机构及企业提供最优服务。” 泰雷兹阿莱尼亚航天公司首席技术官罗杰・沃德总结道。