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23

2017

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03

玻璃鋼制品在宇宙飛船上的應(yīng)用

作者：

　　玻璃鋼制品材料因受熱發(fā)生氣化和分解等而被破壞的現(xiàn)象叫做燒蝕。由于燒蝕產(chǎn)生了象上面所介紹的種種冷卻和隔熱的效應(yīng)叫做燒蝕冷卻效應(yīng)。凡是燒蝕過程中吸熱多的材料就具有很好的燒蝕冷卻效應(yīng)，這樣的材料燒蝕過程進行得很緩慢，叫做耐燒蝕材料。酚醛玻璃鋼制品就是一種良好的耐燒蝕材料。用這種材料制造宇宙飛船的外殼時，只要把外殼設(shè)計得厚些。當(dāng)宇宙飛船穿過大氣層時，最外層的材料被燒蝕，由于燒蝕而產(chǎn)生的冷卻和隔熱效應(yīng)，卻可以保護內(nèi)層未被燒蝕的部分。這樣，宇宙飛船就可以安全地飛出大氣層，而飛船里面的人員和儀器卻安然無恙。
 
　　玻璃鋼制品除了主要因為耐燒蝕性好而被宇宙航行采用外，它的機械強度高，比重小，熱膨脹系數(shù)低和容易制作成各種所需要的形體等優(yōu)點也是宇宙航行中所特別需要的，尤其是比重小。因為在宇宙飛行器上更多地采用玻璃鋼制品就可以大大地減輕宇宙飛行器的重量。在宇宙航行科學(xué)中，減輕宇宙飛行器的重量是非常有意義的。因為在宇宙飛行器上那怕減輕一公斤的重量，發(fā)射它所用火箭的動力消耗就可以大大減少，這樣整個飛行器和發(fā)射火箭的設(shè)計都可以作相應(yīng)的改變，以致可以減輕上百公斤的重量。所以在宇宙航行中力求采用符合技術(shù)要求的輕質(zhì)材料，如在宇宙飛行器的外殼和儀器底座等部位都常采用強度高，剛性好的蜂窩形玻璃鋼制品。
 
　　除了用酚醛玻璃鋼制品以外，在宇宙航行技術(shù)中還采用其他耐高溫的纖維代替玻璃纖維，以制成更好的耐燒蝕材料，如石棉纖維，·石英纖維，某些合成纖維，碳纖維和硼纖維等。當(dāng)然，合成樹脂成分也不限于酚醛樹脂，許多耐熱性比它更好的熱固性或熱塑性樹脂也越來越多地被采用，如硅樹脂和聚酞亞胺樹脂。
 
　　國外在1960年10月4日發(fā)射的“信使-1B”號試驗衛(wèi)星上，外殼就是由兩只玻璃鋼制品的半球組成的。這顆衛(wèi)星上有鋁材焊接的八面體形骨架，骨架上連接了三塊蜂窩形玻璃鋼制品板作為平臺，電子儀器就安裝在平臺上。玻璃鋼制品外殼與發(fā)射衛(wèi)星的火箭也是用玻璃鋼制品法蘭來連接的。衛(wèi)星外殼表面層的合成樹脂中加入了欽*** *，這樣外殼的表面就成為白色的反射層，可以反射一部分強烈的光線或其他輻射，從而有助于使衛(wèi)星內(nèi)部有較適宜的環(huán)境。在宇宙飛船上使用玻璃鋼制品作外殼的例子也很多，如美國早期發(fā)射的“水星”號和“阿波羅”號等宇宙飛船都是用酚醛玻璃鋼制品或石棉纖維增強酚醛塑料作為隔熱層的。
 
　　將衛(wèi)星或宇宙飛船送入太空的火箭也廣泛地采用玻璃鋼制品或其他增強塑料來制造，如美國從1966年年開始用玻璃鋼制品火箭發(fā)射衛(wèi)星，僅在1970年年一年中，就用玻璃鋼制品火箭發(fā)射了近百顆的衛(wèi)星，如“先鋒”號，“歐洲”號，地球測聳衛(wèi)星和國際電視通訊衛(wèi)星等。目前制造人造衛(wèi)星，宇宙飛船和火箭等玻璃鋼制品外殼都采用纏繞法和模壓法兩種成型方法。
 
　　除了作為外殼和噴口的耐燒蝕和隔熱材料外，在宇宙飛船，人造衛(wèi)星和發(fā)射火箭的其他方面也使用了不少玻璃鋼制品和增強塑料。如衛(wèi)星和飛船上各種電子設(shè)備的底座，設(shè)備防護罩，儀表盤，地板，透明窗，密封墊，甚至連宇宙航行員身上穿的宇宙飛行服也都使用玻璃鋼制品來制造。