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独家访谈:航天材料专家揭秘神九天宫对接密封圈

2018-07-08 来源:网络整理 责任编辑:采集侠 点击:

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 独家访谈:航天材料专家揭秘神九天宫对接密封圈

  6月18日下午,航天材料专家、中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所副总工程师赵建设作客新浪嘉宾访谈。孙超 摄


 独家访谈:航天材料专家揭秘神九天宫对接密封圈

  6月18日下午,航天材料专家、中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所副总工程师赵建设作客新浪嘉宾访谈。孙超 摄


  6月18日下午,航天材料专家、中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所副总工程师赵建设作客新浪嘉宾访谈,介绍包括神九、天宫对接密封圈使用的高科技材料,赵建设介绍,目前许多航空材料已经应用于铁路、发电等民用领域。以下为访谈实录。

  访谈嘉宾:赵建设,男,44岁,陕西商州人,研究员,中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所副总工程师。2000年8月,中国运载火箭技术研究院材料学专业硕士研究生毕业。1991年8月到航天材料及工艺研究所参加工作,主要从事复合材料构件加工技术研究工作,获得国防科学技术一等奖1项和多项省部级奖励。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、加工工艺方法等进行了深入的研究,尤其在高速低损伤加工技术研究方面有较高的造诣。

  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,我们今天非常有幸地请到了赵建设老师,赵老师是中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所的副总工程师。赵老师,您好!

  赵建设:新浪各位朋友,大家好,主持人好!

  主持人:赵老师从事这方面的工作一共多少年了?

  赵建设:从1991年毕业到现在有21年了。

  主持人:这一次在神舟九号和天宫一号里,有哪些材料是您参与设计制作的?

  赵建设:从神舟九号防热材料体系来说,外表面主要是两大块,一个是返回舱侧壁,一个是防热大底。两大部件外表面热防护系统材料是我们所研制的。其中返回舱外表面防热材料有两类,一类是中密度玻璃钢,主要用在侧壁防热环,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密度主要用在迎风面,0.5g/cm3用在背风面。侧壁后面是防热大底,热流是比较严重也是比较恶劣的是防热大底,用的拐角环是中密度玻璃钢,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,对外面起到防护的作用。

  主持人:赵老师刚才讲到,这个材料应用方面,火箭跟飞船是非常不同的,有哪些不同?

  赵建设:飞船主要侧重两个作用,一个是在太空运行过程中,要经历正负100℃高低温度交变。在返回的过程中,要扛气流冲刷,引起结果是外表面是1000多度,靠外表面防热材料,厚度大概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,主要是靠气流冲刷过程中外表面的烧蚀带走热量,没烧蚀原始层起到隔热的作用,阻止温度传到舱内,保证航天员在舱内的安全。我们研究的材料主要是几个部分,一个是整流罩,保护有效载核在上升过程中免收气流冲刷引起的损伤。第二个,大的密封件,比如燃料输送系统,管路的密封。储存燃料的储箱的密封。在研制过程中,对管路的密封包括箱体密封是最大的难点,保证良好的密封,密封材料就要跟燃料要有很好的相容性,否则燃料接触密封件会引起密封圈的腐蚀,密封性能会下降。我们所里研制了两种新的材料,一个是用于四氧化二氮,一个是用于偏二甲肼。

  主持人:您主要研究是耐高温的材料,飞船一方面要耐高温,一方面要耐低温,如何使材料又能耐低温又能耐高温?

  赵建设:这是通过材料的改性,外表面要防热,同时里面又加了适应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,低温下又不至于性能降低,性能降低引起功能的失效,从材料上进行一个改性。包括密封的一些大的密封件。刚才提到天宫一号跟飞船对接的部位有一个大的密封圈,这个也是我们所研制的,这个密封圈是非常关键的,既要保证分离能够分离开,同时保证非常良好的密封,可以想象这个密封圈不能密封住,航天员在太空情况下会发生什么严重的后果,所以密封圈研制也是项目关键的技术。

  主持人:您再稍微细致介绍一下,一方面能够非常良好的密封性,另一方面又能够及时完好的分开,这两个特性是对它是矛盾的要求吗?

  赵建设:应该说在某些方面是统一的关系,既要保证密封性能,又要保证不发生粘连,密封材料性能上要有它的特殊性,正因为有特殊性的要求,在材料体系上我们进行了优化改进。通过这一次交汇对接的情况来看效果还是非常好的。

  主持人:赵老师您从事这个工作已经很多年了,很想听您讲一讲,我们材料研究在过去历史中都实现了哪些突破?您刚才也讲了,您个人除了对中国的了解之外,对美国和苏联也颇有了解麻烦您跟我们介绍一下这个情况。

  赵建设:从防热材料的发展经过这么几个阶段,首先是防热材料,烧蚀型防热材料经历了三代,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。第二类发展是非烧蚀,或者微烧蚀材料,比如碳材料和高温抗氧化涂层。第三类高效高温隔热材料,比如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,这是从材料发展的趋势经历了这样几类。