复合材料承力筒是一闭合变壁厚的圆筒状结构，主要用于实现固体火箭发动机壳体级间段连接或与其他部件的连接，要经受轴压、弯矩、剪切等多种载荷，受力情况比较复杂。以往通常采用铝合金结构，重量较重，对发动机性能的提高有很大影响。复合材料承力筒承载能力与铝合金结构相当，但重量却减轻了30%以上。

　　圆筒状承力结构适合采用RTM工艺整体成型。但传统RTM工艺存在制品纤维含量低、纤维浸渍不均（或不良）和孔隙率高等缺点，故采用气囊辅助RTM工艺制备。气囊辅助RTM工艺的特点是将纤维预成形体铺敷在气囊表面，通过向封闭气囊中充入空气，使气囊产生由内向外的膨胀，由于刚性阴模的空间限制，预成形体将被压实。与传统RTM工艺相比，气囊辅助RTM工艺具有以下优点：（1）在树脂固化反应初期，气囊膨胀，挤压尚处于流动状态的树脂流向未浸渍完全的部位，消除纤维浸渍不良问题；（2）通过调节气囊压力，可以调整树脂含量，提高复合材料承力筒的纤维含量；（3）气囊产生的膨胀压力作用于承力筒体内表面，固化后的制品孔隙率降低，致密性和机械性能提高。

　　复合材料承力筒的成型模具主要由刚性阴模、刚性芯模和气囊组成。在成型过程中，复合材料承力筒的外型面和尺寸由刚性阴模控制，而内型面和尺寸由充气气囊控制；刚性芯模主要对气囊起支撑和定位作用。由于复合材料承力筒内型面是通过气囊膨胀加压成型，因此气囊的设计是工艺中关键的环节。气囊的设计主要包括气囊尺寸设计和气囊外形设计。气囊的外形与复合材料承力筒的内型面形状有关，气囊尺寸与复合材料承力筒内腔的尺寸有关，对其厚度、孔隙含量、纤维含量、结构尺寸和机械性能有直接影响。

　　根据复合材料承力筒的结构尺寸和气囊尺寸，设计并制备了成型模具，其中金属阴模、金属芯模和压板环采用机加工；气囊采用模具硅橡胶整体浇铸成型。采用气囊辅助RTM工艺制备了两个碳纤维复合材料承力筒，其中一个气囊充压压力为0.4MPa，另一个充压压力为0.6MPa，其他工艺参数保持相同。从承力筒壁截取试样，用螺旋测微计测量试样的壁厚。

　　铺放的纤维预成形体在气囊压力作用下已明显变薄；制备出的复合材料承力筒壁厚与承力筒初始设计壁厚沿测量位置方向变化规律基本一致，表明采用气囊成型复合材料承力筒内型面能够满足设计要求；气囊充压压力为0.6MPa的承力筒壁厚比充压压力为0.4MPa的更薄一些，表明增大气囊的充压压力对筒壁的压实效果更好。

　　但也发现，气囊充压压力为0.4MPa的复合材料承力筒壁厚比按照0.4MPa设计时的壁厚尺寸偏大。经分析后认为主要是气囊的密封设计存在不足。气囊的密封主要是通过压力环压紧气囊，但气囊在充压后膨胀，发生变形，压力环位置的气囊壁厚减薄，局部产生缝隙而漏气。考虑到改进密封设计将大大增加实际模具的设计和装配的难度，因此，选择通过增大气囊压力来改善上述情况。经多次试验，当气囊充压压力达到0.6MPa时，承力筒的壁厚已非常接近初始设计的壁厚尺寸。

　　另外，气囊充压压力对复合材料承力筒纤维含量和弯曲性能都有影响。随着气囊充压压力增大，承力筒纤维含量和弯曲性能都提高。表明气囊充压能够将多余树脂挤走，提高纤维含量，有利于提高复合材料承力筒的力学性能。