燒蝕材料

    一種固體防熱材料，主要用于導(dǎo)彈頭部、航天器再入艙外表面和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)表面。

    這種材料在熱流作用下能發(fā)生分解、熔化、蒸發(fā)、升華、侵蝕等物理和化學(xué)變化，借材料表面的質(zhì)量消耗帶走大量的熱，以達(dá)到阻止再入大氣層時(shí)（見航天器返回技術(shù)）的熱流傳入飛行器內(nèi)部并冷卻火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和噴管的目的。

    所謂燒蝕，也就是導(dǎo)彈和飛行器再入大氣層時(shí)在熱流作用下，由熱化學(xué)和機(jī)械過程引起的固體表面的質(zhì)量遷移（材料消耗）現(xiàn)象。

    高速飛行的隕星進(jìn)入大氣層與空氣劇烈摩擦，會(huì)發(fā)生猛烈燃燒而發(fā)出的光亮。當(dāng)宇宙航天器完成任務(wù)返回地球時(shí)，面臨著與隕星同樣的殘酷生存環(huán)境。

    研究表明，當(dāng)宇宙飛行器的飛行速度達(dá)到3倍聲速時(shí)，其前端溫度可達(dá)330℃；當(dāng)飛行速度為6倍聲速時(shí)，可達(dá)1480℃。

    宇宙飛行器邀游太空歸來，到達(dá)離地面60～70千米時(shí)，速度仍然保持在聲速的20多倍，溫度在10 000℃以上，這樣的高溫足以把航天器化作一團(tuán)烈火。

    高速導(dǎo)致高溫，這似乎是一道不可逾越的障礙，人們把這種障礙稱為熱障。

    顯然熱障并沒有阻擋住人類挺進(jìn)宇宙的步伐，那么科學(xué)家們是如何克服熱障。

    隕石穿越太空到達(dá)地球的神奇經(jīng)歷給了科學(xué)家們以特殊的啟迪。

    分析隕石的成分和結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，隕石表面雖然已經(jīng)熔融，但內(nèi)部的化學(xué)成分沒有發(fā)生變化。

    這說明隕石在下落過程中，表面因摩擦生熱達(dá)到幾千度高溫而熔融，但由于穿過大氣層的時(shí)間很短，熱量來不及傳到隕石內(nèi)部。給宇宙飛行器的頭部戴一頂用燒蝕材料制成的“盔甲”，把摩擦產(chǎn)生的熱量消耗在燒蝕材料的熔觸、氣化等一系列物理和化學(xué)變化中，“丟卒保車”，就能達(dá)到保護(hù)宇宙飛行器的目的。

    導(dǎo)彈和航天器再入大氣層時(shí)，處于嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱環(huán)境中，溫度急劇升高。

    洲際導(dǎo)彈如以馬赫數(shù)20～25再入大氣層，頭部駐點(diǎn)溫度可高達(dá)8000～12000°C,如不采取特別措施來克服氣動(dòng)加熱所造成的“熱障”，彈頭便會(huì)在空中燒毀。

    解決再入時(shí)的防熱問題是發(fā)展中、遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的一項(xiàng)極為重要的技術(shù)。

    由于燒蝕材料的發(fā)展和應(yīng)用，洲際導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部才有可能再入大氣層命中目標(biāo)，載人飛船和航天飛機(jī)才有可能按預(yù)定軌道返回地面。

    一位宇航員描述了宇宙飛船闖過熱障的壯觀景象：飛船進(jìn)入大氣層，首先從舷窗中看到煙霧，然后出現(xiàn)五彩繽紛的火焰，同時(shí)發(fā)出噼噼啪啪的聲音。這是飛船頭部的燒蝕材料在燃燒，它們犧牲了自己，把飛船內(nèi)的溫度始終維持在常溫范圍，保護(hù)飛船平安返回地面。

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