航天器柔性充氣式密封艙結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展

（北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094）

1 引言

目前，在軌運(yùn)行的載人航天器（包括“國際空間站”）大多以剛性金屬艙為主，由于大型剛性密封艙結(jié)構(gòu)質(zhì)量重、體積大、發(fā)射成本高、在軌組裝難，且受火箭發(fā)射包絡(luò)的限制，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，有效空間狹窄，導(dǎo)致諸多重要科學(xué)試驗(yàn)難以順利開展，航天員也只能站立休息，因此越來越難以滿足未來深空探測(cè)發(fā)展的需要。

空間充氣展開密封結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、包裝和折疊效率高、展開可靠、工程實(shí)施簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)已經(jīng)初步掌握了充氣式氣閘艙技術(shù)，1965年，蘇聯(lián)在其上升號(hào)載人飛船上首次使用充氣式氣閘艙，成功解決了減重和火箭發(fā)射包絡(luò)的瓶頸問題。20世紀(jì)90年代末，美國在該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)獲得新突破，并于2006年將Bigelow 航天公司的充氣式太空艙起源I號(hào)（Genesis-I）送入太空，奠定了在該領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)［1-9］。無論從質(zhì)量還是體積方面，充氣式艙體都比剛性金屬艙體有更突出的優(yōu)勢(shì)。起源I號(hào)充氣式太空艙總質(zhì)量約為1.27 t，有效空間約為22 m3，平均每噸質(zhì)量能夠提供約17m3有效空間（即容積／質(zhì)量比為17m3／t）。而當(dāng)前剛性金屬艙體平均每噸質(zhì)量?jī)H能提供為4.5 m3有效空間（即容積／質(zhì)量比為4.5m3／t）。美國Bigelow 航天公司公布的數(shù)據(jù)顯示，其充氣式太空艙BA330的總長(zhǎng)度約13.7 m（有效長(zhǎng)度約10 m），直徑6.7m，有效體積約350m3。同樣經(jīng)過一次運(yùn)載發(fā)射，和平號(hào)空間站的剛性艙體僅提供有效長(zhǎng)度8.5m，直徑4.2 m，有效體積約117 m3的工作空間，后者的有效空間僅為充氣式艙體的1／3［10］。

實(shí)際上由于總體布局、包絡(luò)尺寸、火箭發(fā)射等諸多瓶頸因素的限制，剛性艙體結(jié)構(gòu)愈加難以滿足未來航天器的任務(wù)和功能需求，開展大型充氣展開艙體研究是解決當(dāng)前較低發(fā)射能力與快速增長(zhǎng)的航天任務(wù)之間矛盾的最佳途徑之一［11-14］。未來載人航天任務(wù)中，充氣式艙體由于其具有的優(yōu)勢(shì)，在氣閘艙、大型太空艙和月球基地等工程中將擔(dān)當(dāng)重要角色。

本文對(duì)國外充氣式艙體領(lǐng)域的研究情況進(jìn)行了調(diào)研和綜述，并總結(jié)了充氣式艙體的關(guān)鍵技術(shù)，提出了我國開展該技術(shù)研究的建議。

2 充氣式艙體發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展歷程

充氣式艙體早在20世紀(jì)70年代便由美國提出，其研究大致經(jīng)歷了3個(gè)階段。

2.1.1 第一階段

第一階段是20世紀(jì)七八十年代，主要是充氣式艙體結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)研究階段，標(biāo)志是美國的Goodyear航天公司設(shè)計(jì)并成功研制的兩個(gè)工程模型。

1965年，美國Goodyear航天公司研發(fā)了一種充氣式月球艙，兩年后又開發(fā)了一個(gè)長(zhǎng)度為1.89m的充氣式氣閘艙，表明美國最早認(rèn)識(shí)到充氣式艙體的優(yōu)勢(shì)，并將之應(yīng)用到“天空實(shí)驗(yàn)室”（Skylab）的設(shè)計(jì)上。與此同時(shí)，蘇聯(lián)為解決火箭運(yùn)載質(zhì)量和包絡(luò)的瓶頸，大膽在其上升號(hào)載人飛船上應(yīng)用充氣式氣閘艙（見圖1）［1］，實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的首次在軌應(yīng)用。

圖1 蘇聯(lián)上升號(hào)載人飛船充氣式氣閘艙Fig.1 Manned spacecraft inflatable airlock of Russia

此階段充氣式艙體相關(guān)技術(shù)的研究還不全面，上升號(hào)載人飛船充氣式氣閘艙是在剛化技術(shù)未完全吃透的條件下，為了解決運(yùn)載火箭發(fā)射能力不足的問題，將東方號(hào)載人飛船進(jìn)行改進(jìn)，東方號(hào)載人飛船的設(shè)計(jì)能力是搭載1名宇航員，而上升號(hào)是搭載3名宇航員，為了大幅減重，同時(shí)為了縮小包絡(luò)尺寸，充氣式氣閘艙應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)時(shí)美國開展的充氣式月球艙研究，雖然研制了原理樣機(jī)和工程模型，但限于柔性材料技術(shù)、剛化技術(shù)的不成熟，尤其是任務(wù)需求的不明確，到80年代中期相關(guān)研究停滯了。

2.1.2 第二階段

第二階段是20世紀(jì)90年代，主要是關(guān)鍵技術(shù)的梳理和工程樣機(jī)的研究，標(biāo)志是美國NASA 啟動(dòng)了運(yùn)輸居住艙（Transit Habitation Module，TransHab）充氣式太空艙項(xiàng)目，如圖2所示。

圖2 TransHab充氣式太空艙效果圖［1］Fig.2 Inflatable space capsule of TransHab

20世紀(jì)90年代后，隨著空間技術(shù)的發(fā)展和任務(wù)型號(hào)的多元化，對(duì)大型艙體結(jié)構(gòu)的需求愈加迫切，TransHab研究項(xiàng)目旨在為空間站提供更廉價(jià)、更大型化的空間艙體結(jié)構(gòu)。TransHab充氣式太空艙發(fā)射狀態(tài)下包絡(luò)尺寸為Φ3.35 m×10.97 m，展開后的包絡(luò)尺寸為Φ8.23 m×10.97 m，有效空間大于300m3，采用碳復(fù)合材料的中心承力筒結(jié)構(gòu)，上下共3層，對(duì)接機(jī)構(gòu)、艙門機(jī)構(gòu)、舷窗等為剛性結(jié)構(gòu)，充氣展開后，靠?jī)?nèi)部氣壓保形。當(dāng)時(shí)擬采用航天飛機(jī)將折疊狀態(tài)下的TransHab太空艙送入軌道，在此項(xiàng)目的支持下，美國對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)做了全面梳理并初步掌握了相關(guān)技術(shù)，明確將蒙皮材料、折疊／展開技術(shù)、剛化技術(shù)列為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，并成功研制了工程樣機(jī)。但由于經(jīng)費(fèi)限制，該項(xiàng)目于2000年中止，相關(guān)的試驗(yàn)和測(cè)試至2005年底結(jié)束。NASA 的約翰遜航天中心用兩年時(shí)間靠大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了包括材料、結(jié)構(gòu)、剛?cè)徇B接、耐壓試驗(yàn)等多項(xiàng)技術(shù)，為后續(xù)美國Bigelow 航天公司繼承相應(yīng)的技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。

這是美國在相關(guān)領(lǐng)域開展研究最全面、最深入的階段，瞄準(zhǔn)的目標(biāo)是為“國際空間站”提供超大型的太空擴(kuò)展艙，雖然由于經(jīng)費(fèi)、需求不迫切等原因未能發(fā)射，但積累了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，也從側(cè)面說明大型充氣式太空艙雖然在技術(shù)上是可能的，但研制成本和研制周期的代價(jià)也是高昂的。

2.1.3 第三階段

第三階段是2006年至今，這一階段的標(biāo)志是2006年美國Bigelow 航天公司的充氣式太空艙起源I號(hào)（Genesis-I）成功在軌展開，驗(yàn)證了充氣式艙體技術(shù)在空間應(yīng)用的可行性。之后充氣式艙體的概念引入到大型太空艙、月球基地等領(lǐng)域，一系列充氣式艙體的新概念設(shè)計(jì)被陸續(xù)提出。

2000年前后，美國的Bigelow 航天公司在全面繼承了TransHab太空艙項(xiàng)目研究成果的基礎(chǔ)上，分別于2006年和2007年先后成功發(fā)射了起源Ⅰ號(hào)（見圖3）［10］和起源Ⅱ號(hào)充氣式太空艙，奠定了美國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

圖3 起源Ⅰ號(hào)充氣式太空艙Fig.3 Inflatable space capsule of Genesis-Ⅰ

這一階段美國放棄了研制TransHab規(guī)模的大型太空艙發(fā)射計(jì)劃，改為先從無人的小型充氣式太空艙（起源Ⅰ號(hào)：長(zhǎng)4.5 m，直徑1.6 m，體積約為8.8m3，展開后直徑為2.54 m）開始循序漸進(jìn)的發(fā)展策略。

進(jìn)入21世紀(jì)，NASA 將充氣式艙體這一共性技術(shù)應(yīng)用到載人登月、行星探測(cè)領(lǐng)域。在NASA 的資助下，美國多家研究機(jī)構(gòu)展開了充氣式艙體和星球基地的新概念充氣艙論證。

2007年，美國ILC Dover公司為月球臨時(shí)居所或?qū)嶒?yàn)室研制了一種雙艙結(jié)構(gòu)的立式充氣式月球艙（見圖4）［14］和另一扁圓形充氣式月球艙，美國NASA 約翰遜航天中心提出了一種旋轉(zhuǎn)扁圓形充氣式月球艙概念（見圖5）［13］，美國在重返月球計(jì)劃的“牽牛星”（Altair）登月艙上也論證了充氣式氣閘艙的可行性（見圖6）［8］。這幾個(gè)典型的充氣艙項(xiàng)目表明，美國已全面掌握該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，按照方案設(shè)計(jì)-工程樣機(jī)-在軌應(yīng)用的步驟，美國正在穩(wěn)步推進(jìn)其在該領(lǐng)域的發(fā)展計(jì)劃。

圖4 立式圓柱形充氣式月球艙Fig.4 Vertical cylindrical inflatable lunar module

圖5 兩個(gè)單元構(gòu)成的LS1型月球基地模擬圖Fig.5 Lunar base of composite inflatable module

圖6 美國重返月球計(jì)劃“牽牛星”登月艙模擬圖Fig.6 Views of a proposed pre-airlock and airlock configuration of Altair

通過對(duì)國外典型的充氣式艙體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)和應(yīng)用背景的總結(jié)，可以得出：

（1）充氣式艙體主要應(yīng)用于氣閘艙、大型多功能太空艙、太空基地等對(duì)體積要求大的密封艙。

（2）本著設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原則，大多數(shù)充氣式艙體都采用了回轉(zhuǎn)體構(gòu)型。對(duì)于大型多功能的太空艙／月球基地類的充氣式艙體展開后不需要額外的剛化，靠艙內(nèi)充氣來保壓，而氣閘艙類的艙體，由于艙內(nèi)需要多次充放氣，所以需要額外的剛化手段；

（3）充氣式艙體大多配置剛性艙門，充氣艙內(nèi)設(shè)計(jì)有可隨充氣艙體同步折疊／展開的剛性機(jī)構(gòu)或設(shè)備的連接接口。

2.2 研究現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，充氣式艙體研究的重點(diǎn)集中在任務(wù)分析下的總體方案、柔性蒙皮材料體系、折疊展開及剛化技術(shù)和充氣艙的地面試驗(yàn)技術(shù)，同時(shí)也在開展相關(guān)領(lǐng)域的分析仿真工作。

2.2.1 蒙皮材料體系研究

充氣式艙體的蒙皮材料體系由多層柔性復(fù)合材料（如薄膜或織物）構(gòu)成，主要包括氣密層（或氣體阻隔層）、增強(qiáng)層（或結(jié)構(gòu)層、限制層）、微流星體／軌道碎片防 護(hù) 層（MicroMeterioidi／Orbital Debris，MMOD）和防輻射層，以及多層隔熱層，充氣艙體蒙皮體系各功能層的主要作用及部分典型材料見表1。根據(jù)任務(wù)性質(zhì)和周期長(zhǎng)短，可以自由地增減某些功能層，以滿足項(xiàng)目的實(shí)際需求。

長(zhǎng)期研究表明，由不同功能、不同材質(zhì)的薄膜或織物等柔性材料構(gòu)成多功能的層合蒙皮材料已經(jīng)成為一種潛在的研究標(biāo)準(zhǔn)和趨勢(shì)；多功能蒙皮材料體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)始終是該方向的研究熱點(diǎn)，針對(duì)不同型號(hào)任務(wù)，沒有通用的多功能蒙皮材料體系，須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行材料體系設(shè)計(jì)與研制。

表1 充氣艙體蒙皮體系各功能層Table 1 Functional layers of multilayer shell

2.2.2 折疊與展開控制技術(shù)研究

折疊設(shè)計(jì)方面，主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何特點(diǎn)，設(shè)計(jì)更小收攏體積的折疊方式。對(duì)于充氣結(jié)構(gòu)，常用的折疊方式主要是Z 型折疊和卷曲折疊。隨著充氣結(jié)構(gòu)的發(fā)展，對(duì)折疊方式的研究也愈加深入。國外仿生折疊設(shè)計(jì)、多邊形折疊設(shè)計(jì)方面都取得了一定進(jìn)展。但真正工程應(yīng)用于充氣式艙體的折疊技術(shù)還是Z型折疊［7-10］。

目前折疊研究分為兩個(gè)方向：一個(gè)是面向理論研究的新折疊方式和折疊／展開仿真技術(shù)研究；另一個(gè)是面向工程開展柔性蒙皮與剛性件組合體的無損折疊／展開技術(shù)研究。

2.2.3 剛化技術(shù)研究充氣式艙體結(jié)構(gòu)的剛化指的是通過某種方式賦予柔性艙體一定的剛度，使其能夠承受自身及其他額外載荷而不發(fā)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。對(duì)于充氣式太空艙，內(nèi)壓作用下在艙體蒙皮上產(chǎn)生的面內(nèi)應(yīng)力足以使艙體獲得抵抗外力變形的能力，再輔以艙內(nèi)的可折疊鎖定的剛性金屬支撐，不需要額外手段即可實(shí)現(xiàn)剛化功能。而對(duì)于充氣式氣閘艙，由于任務(wù)功能不同，則需要額外手段才能實(shí)現(xiàn)剛化，比如在充氣艙內(nèi)增加金屬支撐架、氣撐骨架或者在蒙皮材料中增加可剛化功能層。

工程中常見的剛化方式有氣撐骨架、可折展金屬桁架、熱固性復(fù)合材料，以及二階段固化結(jié)構(gòu)殼剛化等多種形式［11-14］，美國Laila等人基于充氣管、充氣拱和充氣環(huán)等氣撐骨架設(shè)計(jì)了一系列新型的充氣式太空艙、氣閘艙和月球基地，其結(jié)構(gòu)的整體剛度靠這些充氣撐骨架進(jìn)行支撐（見圖7）［2］。Andrew Daga等人提出了桁架式充氣艙體剛化方案，他們將桁架作為充氣結(jié)構(gòu)的外支撐骨架，實(shí)現(xiàn)了充氣式艙體的永久性剛化（見圖8）［3］，這一技術(shù)可用于永久性月球基地或火星居留地的建設(shè)。國外還開發(fā)了多種可剛化材料體系及其結(jié)構(gòu)樣件（見圖9）［4］。

圖7 基于氣撐骨架的充氣式月球艙Fig.7 Inflatable lunar capsule based on air frame

圖8 剛性剛架支撐的充氣式艙體Fig.8 Rigid inflatable support frame strcture

圖9 層合鋁剛化的30m 直徑的球形ECHO-Ⅱ衛(wèi)星Fig.9 30mdiameter spherical ECHO-2satellite of laminated aluminum stiffening

2.2.4 充氣艙段地面試驗(yàn)驗(yàn)證

充氣式艙體暴露于空間環(huán)境中，要經(jīng)受長(zhǎng)期的高低溫交變、宇宙輻射、微流星體或空間碎片撞擊等惡劣環(huán)境。因此，其安全性及可靠性對(duì)整個(gè)航天器至關(guān)重要。所以充氣式艙體試驗(yàn)項(xiàng)目除了常規(guī)的氣密性試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、展開試驗(yàn)、剛化試驗(yàn)外，還包括高低溫交變、宇宙輻射、微流星體或空間碎片撞擊、毒性、壽命等多種試驗(yàn)。

1998年，美國NASA 對(duì)一個(gè)包絡(luò)尺寸為直徑7m、高3 m 的扁圓形月球艙樣機(jī)在真空罐中進(jìn)行了氣密性試驗(yàn)［6］（見圖10）和充氣展開試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容對(duì)地面試驗(yàn)設(shè)備的要求較高、試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)巨大。針對(duì)充氣式艙體結(jié)構(gòu)的地面試驗(yàn)研究，一方面要研究簡(jiǎn)單有效的試驗(yàn)方法與技術(shù)，另一方面是建立相應(yīng)的試驗(yàn)準(zhǔn)則與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)針對(duì)充氣式艙體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試與評(píng)估。

圖10 TransHab在真空環(huán)境模擬器中的氣密試驗(yàn)Fig.10 Vacuum tightness test of TransHab

3 充氣式艙體關(guān)鍵技術(shù)和研究思路

3.1 多功能層合材料體系技術(shù)

多功能蒙皮材料體系是充氣艙體在宇宙空間能夠生存并保持長(zhǎng)壽命的前提。只有突破多功能蒙皮材料體系技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)大型充氣艙體的工程化應(yīng)用。多功能蒙皮材料體系技術(shù)除了涉及到多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)外，還包括柔性材料的層合工藝技術(shù)以及性能評(píng)價(jià)技術(shù)。多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要重點(diǎn)解決材料體系質(zhì)量與輕量化設(shè)計(jì)之間的矛盾，以及材料體系強(qiáng)度與高效折疊之間矛盾。蒙皮的耐空間環(huán)境和防護(hù)功能層的設(shè)計(jì)須綜合考慮材料的適用環(huán)境和其他相關(guān)技術(shù)的約束條件，建立材料體系樣件開展耐環(huán)境試驗(yàn)，盡快建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，這樣可以大大降低該領(lǐng)域的試驗(yàn)成本。另外，充氣式艙體壽命評(píng)估的關(guān)鍵是蒙皮材料的壽命評(píng)估，蒙皮材料長(zhǎng)期處于預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，同時(shí)承受空間高低溫交變及輻射等環(huán)境因素的耦合作用，通過加速試驗(yàn)開展蒙皮材料體系的力學(xué)性能演化規(guī)律研究，建立加速試驗(yàn)與實(shí)際工作狀態(tài)之間的關(guān)系模型，對(duì)預(yù)測(cè)充氣艙體結(jié)構(gòu)的壽命以及蒙皮材料的減重優(yōu)化至關(guān)重要。

3.2 無損折疊設(shè)計(jì)技術(shù)

充氣式艙體的蒙皮材料包含多種功能層，每層材料耐損傷的承受能力不同，對(duì)損傷的敏感性區(qū)別較大，比如氣密層材料在損傷情況下會(huì)大大降低蒙皮材料的密封性能。保證充氣式艙體折疊狀態(tài)下對(duì)柔性蒙皮材料的零損傷、去褶皺影響是衡量折疊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。折疊設(shè)計(jì)與展開控制、剛化設(shè)計(jì)是密不可分、相輔相成的，根據(jù)剛化方案的不同可將折疊設(shè)計(jì)分為全柔性材料折疊和剛?cè)峤M合體折疊。

3.3 剛化技術(shù)

剛化技術(shù)是保證充氣式艙體在零內(nèi)壓狀態(tài)下保形能力及抗變形能力的決定性技術(shù)。雖然目前已經(jīng)研究出多種可應(yīng)用于充氣式艙體的剛化技術(shù)，但主要是針對(duì)小空腔的充氣支撐管結(jié)構(gòu)，而適合充氣艙體這種大型空腔結(jié)構(gòu)的剛化技術(shù)適應(yīng)性研究卻極為有限。此外，選用何種剛化技術(shù)不但會(huì)影響充氣艙體結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，而且對(duì)其蒙皮材料體系、折疊展開控制等方面都會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因此，充氣艙體結(jié)構(gòu)的在軌剛化技術(shù)也是一項(xiàng)亟需攻克的關(guān)鍵技術(shù)。

3.4 研究思路

為了應(yīng)對(duì)未來的任務(wù)需求，我國目前應(yīng)針對(duì)以下幾方面開展重點(diǎn)研究：

（1）根據(jù)不同任務(wù)需求，加大充氣式艙體預(yù)研和工程樣機(jī)的投入，細(xì)化滿足不同功能的充氣式艙體總體技術(shù)方案，以型號(hào)牽引推動(dòng)該領(lǐng)域的整體發(fā)展速度；

（2）在已有柔性蒙皮材料理論研究的基礎(chǔ)上牽引蒙皮材料的生產(chǎn)和制備技術(shù)，完善蒙皮材料體系，對(duì)不同蒙皮材料開展力學(xué)性能試驗(yàn)和抗輻照性能、紫外、原子氧等空間環(huán)境的性能試驗(yàn)，發(fā)展蒙皮材料的試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，形成考核評(píng)價(jià)體系；

（3）進(jìn)一步推動(dòng)充氣式艙體的Z型折疊設(shè)計(jì)在工程樣機(jī)中的應(yīng)用，同時(shí)鼓勵(lì)科研院所、高等院校開展多種形式的充氣式艙體折疊展開方案論證，促進(jìn)折疊展開過程仿真技術(shù)的發(fā)展；

（4）集合國內(nèi)優(yōu)勢(shì)資源開展碳纖維材料、樹脂材料、記憶合金材料在充氣式艙體中的應(yīng)用性研究，突破充氣式艙體內(nèi)折疊骨架設(shè)計(jì)、剛化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)；

（5）加強(qiáng)面向充氣式艙體試驗(yàn)驗(yàn)證的試驗(yàn)設(shè)備、系統(tǒng)的投入，盡快建成滿足充氣式艙體的蒙皮材料試驗(yàn)、折疊展開試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)的集成試驗(yàn)系統(tǒng)，同時(shí)推動(dòng)充氣式艙體試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展。

4 結(jié)束語

充氣式艙體結(jié)構(gòu)打破了剛性金屬艙體的壟斷地位，使全柔性太空艙、柔性空間站成為可能。隨著人類探索太空的深入，對(duì)長(zhǎng)期有人駐留、短期出艙活動(dòng)的大尺寸密封艙體的需求不斷加大，集工作、起居、飲食、鍛煉、娛樂、私人空間于一體的多功能大型太空艙已成為一種趨勢(shì)。在運(yùn)載火箭發(fā)射質(zhì)量和包絡(luò)尺寸的瓶頸面前，充氣式艙體在未來航天器發(fā)展中將擔(dān)當(dāng)重要角色。

實(shí)際上，開展相關(guān)研究?jī)?nèi)容，突破該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)不僅可以將相關(guān)成果應(yīng)用到大型柔性太空艙、行星居留地、行星登陸艙等太空任務(wù)，還可以應(yīng)用到臨近空間的飛艇等任務(wù)，甚至沙漠、南極等高風(fēng)沙、高寒惡劣環(huán)境下的考察站、居住地任務(wù)［15-16］。

國外在該領(lǐng)域的研究起步較早，有明確的發(fā)展規(guī)劃和長(zhǎng)期經(jīng)費(fèi)支持，并且已掌握該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，形成了設(shè)計(jì)、材料、工藝、制造、試驗(yàn)等一系列完備的體系。從國外的發(fā)展歷程可以看出，該領(lǐng)域多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展和積累，在飛行試驗(yàn)前需要大量的試驗(yàn)驗(yàn)證。目前我國在該領(lǐng)域仍處于起步階段，亟須盡快開展相應(yīng)研究，以儲(chǔ)備技術(shù)和智力資本，實(shí)現(xiàn)我國載人航天的可持續(xù)發(fā)展。

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