航天材料专家揭秘神九天宫对接密封圈

发布时刻:2019-11-28 11:33:03   人阅览 来历: fun88官网网

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航天材料专家、我国航天科技集团公司运载火箭技能研讨院航天材料及工艺研讨所副总工程师赵建造作客新浪嘉宾访谈,介绍包含神九、天宫对接密封圈运用的高科技材料,赵建造介绍,现在许多航空材料现已运用于铁路、发电等民用范畴。以下为访谈实录。

  访谈嘉宾:赵建造,男,44岁,陕西商州人,研讨员,我国航天科技集团公司运载火箭技能研讨院航天材料及工艺研讨所副总工程师。2000年8月,我国运载火箭技能研讨院材料学专业硕士研讨生结业。1991年8月到航天材料及工艺研讨所参加作业,首要从事复合材料构件加工技能研讨作业,取得国防科学技能一等奖1项和多项省部级奖赏。针对碳基、树脂基、陶瓷基等复合材料切削加工特性、加工机理、加工工艺办法等进行了深化的研讨,特别在高速低损害加工技能研讨方面有较高的造就。

  主持人:新浪网友,大家好!我叫姬少亭,新华社记者,也是科学松鼠会的主持人,咱们今日十分有幸地请到了赵建造教师,赵教师是我国航天科技集团公司运载火箭技能研讨院航天材料及工艺研讨所的副总工程师。赵教师,您好!

  赵建造:新浪各位朋友,大家好,主持人好!

  主持人:赵教师从事这方面的作业总共多少年了?

  赵建造:从1991年结业到现在有21年了。

  主持人:这一次在神舟九号和天宫一号里,有哪些材料是您参加规划制造的?

  赵建造:从神舟九号防热材料体系来说,外外表首要是两大块,一个是回来舱侧壁,一个是防热大底。两大部件外外表热防护体系材料是咱们所研发的。其间回来舱外外表防热材料有两类,一类是中密度玻璃钢,首要用在侧壁防热环,防热框和舱盖。还有低密度材料,一个是0.7g/cm3密度,一个是0.5g/cm3密度,0.7 g/cm3密度首要用在顶风面,0.5g/cm3用在背风面。侧壁后边是防热大底,暖流是比较严峻也是比较恶劣的是防热大底,用的角落环是中密度玻璃钢,大面积也是低密度材料。低密度度材料是玻璃钢蜂窝控制在金属壳体上,对外面起到防护的效果。

  主持人:赵教师方才讲到,这个材料运用方面,火箭跟飞船是十分不同的,有哪些不同?

  赵建造:飞船首要偏重两个效果,一个是在太空运转进程中,要阅历正负100℃凹凸温度交变。在回来的进程中,要扛气流冲刷,引起结果是外外表是1000多度,靠外外表防热材料,厚度大约25毫米左右,起到把外面近2000度的温度降到舱内30度左右的温度,首要是靠气流冲刷进程中外外表的烧蚀带走热量,没烧蚀原始层起到隔热的效果,阻挠温度传到舱内,确保航天员在舱内的安全。咱们研讨的材料首要是几个部分,一个是整流罩,维护有用载核在上升进程中免收气流冲刷引起的损害。第二个,大的密封件,比方燃料运送体系,管路的密封。贮存燃料的储箱的密封。在研发进程中,对管路的密封包含箱体密封是最大的难点,确保杰出的密封,密封材料就要跟燃料要有很好的相容性,不然燃料触摸密封件会引起密封圈的腐蚀,密封功用会下降。咱们所里研发了两种新的材料,一个是用于四氧化二氮,一个是用于偏二甲肼。

  主持人:您首要研讨是耐高温的材料,飞船一方面要耐高温,一方面要耐低温,怎么使材料又能耐低温又能耐高温?

  赵建造:这是经过材料的改性,外外表要防热,一起里边又加了习惯环境温度比较好的弹性材料,这样能够起到在高温下能够防热,低温下又不至于功用下降,功用下降引起功用的失效,从材料上进行一个改性。包含密封的一些大的密封件。方才说到天宫一号跟飞船对接的部位有一个大的密封圈,这个也是咱们所研发的,这个密封圈是十分要害的,既要确保别离能够别脱离,一起确保十分杰出的密封,能够幻想这个密封圈不能密封住,航天员在太空状况下会发作什么严峻的结果,所以密封圈研发也是项目要害的技能。

  主持人:您再略微详尽介绍一下,一方面能够十分杰出的密封性,另一方面又能够及时无缺的分隔,这两个特性是对它是对立的要求吗?

  赵建造:应该说在某些方面是一致的联络,既要确保密封功用,又要确保不发作粘连,密封材料功用上要有它的特别性,正由于有特别性的要求,在材料体系上咱们进行了优化改善。经过这一次交汇对接的状况来看效果仍是十分好的。

  主持人:赵教师您从事这个作业现已很多年了,很想听您讲一讲,咱们材料研讨在曩昔前史中都完成了哪些打破?您方才也讲了,您个人除了对我国的了解之外,对美国和苏联也颇有了解费事您跟咱们介绍一下这个状况。

  赵建造:从防热材料的展开经过这么几个阶段,首要是防热材料,烧蚀型防热材料阅历了三代,第一代是玻璃/酚醛。第二代是碳/酚醛。第三代是先进的碳/酚醛材料,这是从烧蚀材料。第二类展开对错烧蚀,或许微烧蚀材料,比方碳材料和高温抗氧化涂层。第三类高效高温隔热材料,比方航天飞机用的刚性防热瓦,还有柔性的隔热毡。导热系数比较低,质量和密度比较小,隔热效果又比较好的材料,这是从材料展开的趋势阅历了这样几类。

  从飞船的材料来说,也阅历了这么几个进程,比方美国最早的水星号,用的玻璃/酚醛,密度比较高,大约1.7g/cm3几。第二代,双子座号,在玻璃钢蜂窝里是硅橡胶基低密度材料,密度大约是0.85 g/cm3。第三代,现在常说的阿波罗,阿波罗防热材料在这个基础上又进行了改善,改善玻璃钢蜂窝里填充酚醛、石英纤维组成的材料,密度更低,大约0.55 g/cm3左右。现在进入到更先进的材料PICA材料,本年刚发射的龙飞船,还有星斗号飞船,用的也是PICA材料,这种材料由酚醛树脂、碳基烧蚀材料组成的。从方才介绍的趋势看,材料的密度是越来越小,可是它的防隔热功用没有下降,在进步。它将来耐温的功用也在越来越进步,特别跟着美国搞的深空勘探,这个趋势也在展开,对材料的需求越来越激烈,这方面也推动了材料的展开。

  主持人:赵教师,密度逐步下降,除了能够为飞船减重之外,还有没有其他的长处?

  赵建造:下降密度的途径基本上经过里边加一些密度比较小的,比方空心的微球,加进去的效果下降了密度,也下降了导热系数,它的隔热功用也进一步进步了。一起还要统筹它的力学功用的要求,比方强度不能下降太多,由于它将来还要接受压力的问题,所以这两块也是一致的,两个方面功用都要统筹到。

  主持人:现在咱们现已有一些材料运用于民用,比方绿色动力、环保方面,现在还有交通运输,咱们有一些材料现已用在高铁上了,您可不能够介绍一下这个方面?

  赵建造:由于咱们所这几年在民用范畴展开的作业也是比较多的,咱们展开作业首要几个比较好的方面,方才主持人也说到了,第一个,绿色动力。第二个,工业环保。第三个,交通运输。绿色动力分了三类,一类是风电,风力发电,这一块儿现在商场化、规模化比较好的,像风力发电的叶片用的缝编织物是咱们所里做的,现在能够到达年产15000吨的量级,现已用到国内几个首要风机出产厂家,现已安稳给他们供货。

  主持人:彻底满意了国内的需求吗?

  赵建造:现在几劲风电制造厂一向在订咱们所里研发风编织物。咱们所里配合着成套出产风机发电机,咱们所里承当风力发电机叶片,从900千瓦到1.5兆瓦,2 兆瓦,3兆瓦,5兆瓦,咱们现在展开这方面的作业。太阳能这一块咱们供给了这样几类,一类是热反射涂料,现在现已用在石化,它的长处是抗太阳能的反射,还有红外发射率比较高,所以能够确保储灌里边温度比较低。还有咱们出产的碳热材料,光伏职业出产多晶和单晶硅要用到咱们的碳碳材料,学化学的都知道做一些实验要用到一些坩埚,还有耐高温的碳碳材料。还有太阳能真空集热管是咱们所做的。第三个,咱们做的六毫米石墨小球,核反应堆停堆今后,在850度的状况下扔到反应堆里,大约落差20米左右吸收中子,这个比较好,咱们在山东专门有一个碳碳出产基地,其时山东省委书记也观赏了,山东省也支撑咱们现在所里的民营公司。这是绿色动力这一块。

  第二块,工业环保,房间里用的绿色环保地坪,铺在带地面上的地坪。

  主持人:这个是用在家居吗?

  赵建造:家居也能够用,它是绿色、环保、无毒,这个现已在推行运用。还有防腐、防水,刷在水泥外表起到防水效果。防腐,比方房顶、水族馆、游泳池、冷库等等用咱们一些防水材料。

  主持人:这个现在推行力度有多大?

  赵建造:很多企业在用,咱们想尽量进一步扩展商场份额。

  主持人:一般游泳池外面也会涂吗?

  赵建造:涂上必定效果更好,现在一般都用水泥,咱们这个防水涂料能够在水泥的外表上再刷一层,这样运用的寿数更长,效果更好。第三块,交通运输,京沪高铁的轨迹刷的面漆,是脂肪族的面漆,它的优点是防腐蚀、寿数长。施工比较简单,现在能够涂刷,咱们能够在京沪高铁,石家庄到武汉的这条线上现已用上了,包含北京到天津的城际列车轨迹有用到了。

  主持人:这个面漆是针对高速铁路的,仍是其他铁路也能够运用?

  赵建造:其他铁路也能够用,由于它用在这上面效果最好,它对路基要求更高,它发挥的效果更大。现在上海商飞公司在出产大飞机,他用的碳纤维的料也是咱们供给,经过质量认证,咱们功用和目标现已彻底满意他们的要求。这几年咱们所民品的展开局势仍是比较好的。航天材料运用到民用职业,民用职业咱们的确发挥了很大的效果。

  主持人:作为一个老百姓很难幻想航天材料在民用上有这么大的运用。不知道未来还会有哪些材料能够运用到民用上?你们有没有这样的方案?

  赵建造:这个方案咱们所里和院里一向做这方面的方案,咱们想占据高端商场,发挥航天自身的优势,这样能更好的服务于民用职业,服务于老百姓。

  主持人:比方哪些方面的材料?

  赵建造:方才说到这三大类,还有一类的民用职业,比方火车的车箱车门,用咱们现在用的保温材料,一种泡沫的保温材料,既隔音又保温,密度小分量也轻。还有一些金属材料,这方面也在推行运用。

  主持人:我很猎奇的是,在民用里所运用的材料,究竟跟咱们航天运用的材料它的距离有多大?是不是咱们会把曩昔不是那么先进的,最顶尖的技能推行向民用?

  赵建造:民用职业咱们是依据民用的需求,咱们所是搞材料研发的,所以咱们依据民用的需求,他的要求咱们进行材料改善,不见得航天材料功用就低了,不是的,是依据他的需求,你偏重于哪个方面咱们研讨哪个方面的材料,或许民用材料不比航天材料低。比方防热材料发挥防热材料优势,结构材料发挥承载材料的优势,首要是依据他的需求。

  主持人:现在在咱们航天材料研讨中咱们存在什么样的难点?有什么难点需求咱们继续打破的?是不是为了习惯未来向更远的方向向太空游览,或许完成更高的速度,在哪些方面咱们还要完成打破?

  赵建造:依据未来展开的需求,对材料的密度要求要进一步下降,由于他首要是出于减重的意图。第二个,对它的耐温性要进一步进步,现在是1800到2800 左右,今后升空要求耐温温度更高,回来的时刻更长,对耐温性要求更高。第三个,自身在习惯杂乱太空环境的习惯能力进一步进步咱们现在提正负100度,今后温度规模要求会更宽,习惯能力会进一步进步。

  主持人:在材料研发方面有没有一些特别奇特的材料能够向咱们介绍?跟咱们日常了解的材料不一样的,有没有奇特之处?除了耐高温之外,曾经有传闻过一种材料,它能够自我修正,完成这样的功用。

  赵建造:自我修正作为材料来说是别的一类,还有一类,现在一切的材料都要考虑后续损害了,比方发作缺点了,在这个状况下要对它进行修正,可是自我修正的材料,我了解或许是回忆合金,这是别的一种特别的材料,它首要是在特别的环境下需求这种功用。作为大的航天材料来说,首要仍是从防隔热,长寿数,耐温性、强度这方面考虑多一些,要求更细一些。

  主持人:谢谢赵教师,今日十分全面的给咱们介绍了材料的展开前史,也向咱们介绍了航空材料民用的一些状况。作为一个老百姓或许感到比较差异的是,没有想到现在的民用是这么的广泛。最终一个问题还想问问您,作为您个人来说,您以为我国航天的含义是什么?

  赵建造:我国航天的含义太大了,首要一个,壮了国威,让我国人感到很骄傲。我形象很深入九几年去香港,香港老百姓一传闻飞船发射成功了十分振作,能够说第一个方面首要进步了国际地位,提升了民族骄傲感。第二个,带动了很多职业,科技技能的展开,这是很明显的。有需求才干带领技能产业往前展开,假如没有需求,技能展开必定要缓慢的多。第三个,方才也谈到了,技能展开今后能够把好的,先进的技能服务于民用,相当于回头又谋福于老百姓,所以我说展开航天事业,我个人以为含义是十分大的,于国于民都是十分有优点的。

  主持人:谢谢赵教师,像赵教师说的我国航天技能于国于民都是十分有优点的,十分感谢赵教师今日来到现场,谢谢赵教师,也谢谢各位观众。

  赵建造:谢谢网友,谢谢主持人。

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