火箭外壳的涂料

火箭外壳的涂料

要把人造卫星送上太空，就要推力很大的宇宙火箭，并且火箭的飞行速度要求达到每秒8千米以上才行。在这么快的速度下，火箭的外壳与大气的摩擦将产生上千度的高温。与此同时，当火箭的发动机工作时，还要喷出几千度的高温气流，这样一来，火箭尾部就要承受几千摄氏度的高温。一般情况，火箭的外壳是用钛合金、铍合金和铝合金等材料做的，但是这些合金材料很容易传热。要是火箭外壳直接接触这样的高温，那么火箭外壳的强度将会大大的减弱，几千度的高温很快就传到火箭内部，火箭的各种自动控制仪器和电子元件将会被烧坏，火箭也就无法正常飞行。

为了防止传入火箭内部的温度过高，让火箭内的各种仪表正常的工作，人们便给火箭的外壳上涂了一层又轻又薄的特种涂料——耐烧蚀隔热涂料。涂上这种涂料，就好像是给火箭穿了一件石棉衣服，火箭在大气中的飞行也就安全无恙了。

涂料大多数是以有机树脂为基料的。为什么在高温时，它会有不燃烧和隔热的性能呢？

人们通过长期的研究发现，一种含有硅、磷、氮、硼、氯等元素的有机合成树脂，它具有耐高温和自熄的特性。如果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的隔热性能的涂料。

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地飞行时，火箭的外壳和气流摩擦所产生的热量，使涂层中的升华物质逐渐地挥发，与此同时，耐高温的有机树脂形成了微孔的碳化层。在整个过程中，虽然涂料的表面消融了，但也带走了部分热量。留下的碳化层就像是一道隔热的屏障，把外界大部分热量隔绝掉。

火箭在高速飞行的时候，气流就有可能把这层碳化层冲走，但是涂层的厚度要根据火箭的飞行时间，涂料消融的速度和涂层的隔热效果来设计。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熔化，直到火箭飞完行程。

这种耐蚀隔热的涂料，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。