宇宙火箭外壳上涂一层特种涂料的原因在哪里
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发布时间：2022-04-24 14:31
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时间：2023-10-16 12:37
要把人造卫星送入太空，就需要推力很大的宇宙火箭，并且要求火箭的飞行速度达到每秒8公里以上才行。在这样快的速度下，火箭外壳与大气摩擦将会产生上千度的高温。与此同时，当火箭发动机工作时，还要喷出几千度的高温气流，这样一来，火箭尾部就得承受摄氏几千度的高温。一般来说，火箭的外壳是用钛合金、铍合金和铝合金等材料做成的，而这些合金材料很容易传热。要是火箭的外壳直接接触这样的高温，那么火箭外壳的强度将会大大减弱，几千度的高温就很快传到火箭内部，烧坏火箭的各种自动控制仪器和电子元件，火箭也就无法按预定的轨道正常飞行。 为了防止几千度的高温传入火箭内部，使火箭内的各种仪表正常工作，人们想办法给火箭外壳涂上一层又轻又薄的特种涂料——耐烧蚀隔热涂料。涂上这种涂料，就好比给火箭穿上了一件石棉衣服，火箭在大气中飞行就安全无恙了。 大多数涂料是以有机树脂为基料的。它为什么在高温时，会有不燃烧和隔热的性能呢？ 人们通过长期的科学实验，发现只要合成一种含有硅、磷、氮、硼、氯等元素的有机树脂，它就具有耐高温和自熄的特性。如果再在这类耐高温的树脂中，加入一些无机填料（如二氧化硅、云母粉、碳硼纤维等）和升华物质（如氧化硒、硫化汞等），就可以制得一种既耐高温又有良好隔热性能的涂料。 这种特种涂料可以采用一般的涂刷、喷、刮的方法，把它紧密地覆盖在火箭的外壳上。当火箭在大气中高速飞行时，火箭外壳和气流摩擦所产生的热量，使涂层中的升华物质渐渐挥发，与此同时，耐高温有机树脂形成了微孔的碳化层。在这个过程中，虽然涂料表面消融了，但也带走了部分热量。留下的碳化层就好象一道隔热的屏障，把外界大部分热量隔绝掉。 当然，火箭在高速飞行时，气流有可能把这层碳化层冲走，但是涂层的厚度是根据火箭飞行时间，涂料消融速度和涂层的隔热效果设计的。冲走了一层碳化层，它还“后继有人”，下面没有碳化的涂层又开始“赴汤蹈火”，直到火箭完成飞行使命为止。 这种耐烧蚀隔热涂料，除了用于火箭和飞船等航天工具，还可用在飞机发动机的隔热、玻璃钢火箭发射筒的隔热和抗激光穿透等方面。
